EP4234993A1 - Shut-off device with metallic seal - Google Patents

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Publication number
EP4234993A1
EP4234993A1 EP22158570.6A EP22158570A EP4234993A1 EP 4234993 A1 EP4234993 A1 EP 4234993A1 EP 22158570 A EP22158570 A EP 22158570A EP 4234993 A1 EP4234993 A1 EP 4234993A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shut
membrane
sealing element
section
sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22158570.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Hartmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Werner Hartmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Werner Hartmann GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Werner Hartmann GmbH and Co KG filed Critical Werner Hartmann GmbH and Co KG
Priority to EP22158570.6A priority Critical patent/EP4234993A1/en
Publication of EP4234993A1 publication Critical patent/EP4234993A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/06Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/0663Packings
    • F16K5/0673Composite packings
    • F16K5/0678Composite packings in which only one of the components of the composite packing is contacting the plug
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/06Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/0663Packings
    • F16K5/0689Packings between housing and plug
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/08Details
    • F16K5/14Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together
    • F16K5/20Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together for plugs with spherical surfaces
    • F16K5/201Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together for plugs with spherical surfaces with the housing or parts of the housing mechanically pressing the seal against the plug

Definitions

  • shut-off devices are known from practice.
  • a shut-off device with the above features is, for example, in the publication CN 212407648 U disclosed.
  • the shut-off device disclosed in this publication relates to a seat structure for a shut-off valve a housing, a ball which is arranged in the housing and serves as a shut-off body, and a pipe section which serves as an inflow section or as an outflow section.
  • a sealing ring cooperating in a sealing manner with the ball is arranged in the pipe section.
  • the sealing ring is non-deformable and is mounted in the pipe section so that it can be moved back and forth in the direction of the ball.
  • a spring arranged in the wall of the pipe section presses the sealing ring against the ball.
  • the sealing ring is sealed off from the pipe section on a side facing away from the ball by means of an elastically easily deformable seal.
  • the elastic seal is also ring-shaped.
  • the seal can be designed in particular as a thin-walled sheet metal ring with a corrugated cross section, which bears against the sealing ring at least at certain points.
  • the elastic seal is connected to the sealing ring radially on the inside by means of a welded connection and to the pipe section radially on the outside by means of a further welded connection.
  • the elastic seal is intended to prevent a liquid in the pipe section from flowing behind the sealing ring and at the same time to enable a high degree of mobility of the sealing ring.
  • the invention is therefore based on the object of providing a shut-off device which has a high sealing effect, high reliability of the sealing effect (independent of the pressure of a fluid present at the shut-off device) and high wear resistance. Furthermore, the shut-off device should be easy to assemble and disassemble.
  • the shut-off device comprises a housing with a shut-off space and a shut-off body mounted in the shut-off space.
  • the shut-off body has a through opening and is rotatably or displaceably arranged via an actuator in such a way that the shut-off body can be brought into at least one open position and into at least one closed position.
  • the shut-off device comprises at least one inflow section and at least one outflow section for integrating the shut-off device into a fluid line. In the open position of the shut-off body, the inflow section and the outflow section are connected so that a flow can take place by means of the through-opening and are fluidly separated in the closed position of the shut-off body.
  • a flow from the inflow section to the outflow section is at least throttled when the shut-off body is in the closed position.
  • At least one sealing device is arranged between the shut-off body and the housing, by means of which the shut-off space is sealed off from the inflow section and/or the outflow section.
  • a shut-off device with the above features can be designed, for example, as a shut-off valve.
  • the shut-off device can be designed as a gate valve, for example.
  • the shut-off space is at least partially formed in the housing and designed in such a way that the shut-off body, which is at least partially arranged in the shut-off space, has no contact with a wall of the shut-off space.
  • at least one bearing for mounting the shut-off body and/or the actuator firmly connected to the shut-off body is provided in or on the housing.
  • the housing can be designed in one piece or in several pieces.
  • the at least one inflow section and/or the at least one outflow section can be formed in the one-part or multi-part housing.
  • the housing can be formed in one piece with one or more inflow sections formed therein and/or with one or more outflow sections formed therein.
  • the at least one inflow section and/or the at least one outflow section can be separate components that are arranged on a one-part or multi-part base body, for example by having one or more inflow sections and/or one or more outflow sections flanged to the base body as separate pipe sections .
  • the inflow section and the outflow section are components of the housing, regardless of design details.
  • a fluid in particular a gas, a liquid or a mixture of one or more gases and one or more liquids, can flow through the at least one inflow section from a section of the fluid line, which is arranged upstream of the shut-off device and into which the shut-off device is integrated, into the shut-off device . It is also possible for a plurality of sections of one or more fluid lines located upstream of the shut-off device to be connected to a plurality of inflow sections of the shut-off device so that a flow can flow through them.
  • a fluid can flow from the shut-off device into one downstream of the shut-off device arranged section of the fluid line flow. It is also possible for several sections of one or more fluid lines located downstream of the shut-off device to be connected to a plurality of outflow sections of the shut-off device so that a flow can flow through them.
  • the shut-off body mounted in the shut-off space can be designed differently depending on the type of shut-off device.
  • the shut-off body of a shut-off device designed as a shut-off valve and a shut-off device designed as a gate valve will be discussed in more detail below.
  • the shut-off body is at least partially rotationally symmetrical on the outside and is mounted rotatably about an axis of rotation in the shut-off space.
  • the through-opening is oriented transversely to the axis of rotation.
  • the shut-off body can be rotated about the axis of rotation in the shut-off space by means of the actuator.
  • the shut-off body can essentially have the shape of a cylinder, a sphere or an ellipsoid. The shut-off body deviates from the rotationally symmetrical shape, in particular because of the through-opening.
  • the shut-off body can also deviate from the rotationally symmetrical shape in the area of the bearing of the connection of the shut-off body to the actuator.
  • the surface of the rotationally symmetrical shut-off body moves past the at least one sealing device which seals the shut-off space from the inflow section and/or the outflow section.
  • the shut-off body is a slide which essentially has the shape of a flat plate.
  • the slide is arranged in the shut-off space in one plane and the through-opening is made in the slide, oriented transversely to the plane.
  • the actuator By means of the actuator, the slide with the through-opening can be displaced in the plane in which the slide is arranged.
  • Moving the slider can also include a rotation of the slider about an axis of rotation oriented parallel to the through-opening.
  • shut-off body Due to the rotatable or displaceable mounting of the shut-off body, a plurality of different positions of the shut-off body can be set. If the shut-off body is rotatable, as described above, these different positions differ essentially in the orientation of the through-opening formed in the shut-off body with respect to the inflow section and the outflow section. If the shut-off body is displaceable, as described above, these different positions differ essentially by the parallel displacement of the through-opening formed in the shut-off body with respect to the inflow section and the outflow section.
  • the shut-off body can be mounted in the shut-off space in an incrementally or steplessly rotatable or displaceable manner, so that any number of positions of the shut-off body can be set. If in one position of the shut-off body the at least one inflow section and/or the at least one outflow section is/are covered by the surface of the shut-off body and these are thus fluidly separated from one another, the shut-off body is in the closed position. In the closed position of the shut-off device, the at least one sealing device seals the shut-off space from the inflow section and/or the outflow section. For this purpose, the sealing device interacts with the shut-off body and the housing. Further details of the sealing device are described below.
  • the shut-off body is in an open position in which a fluid flow in the fluid line, in which the shut-off device is integrated, is released.
  • the through-opening, the inflow section, the outflow section and the at least one sealing device are preferably arranged along an identical or at least parallel or essentially parallel axis. An orientation along such an axis is referred to below as the coaxial direction.
  • the shut-off device it is possible for the shut-off device to have more than one inflow section and/or more than one outflow section.
  • several open positions can be taken by the shut-off body. If, for example, two inflow sections and two outflow sections are provided, the shut-off body can be brought into a first open position, in which the first inflow section is connected to the first outflow section so that a flow can take place. Alternatively, the shut-off body can be brought into a second open position, in which the second inflow section is connected to the second outflow section so that a flow can take place. Further inflow sections and/or outflow sections can also be provided, which can lead to further open positions of the shut-off body in accordance with the above description.
  • the housing can have at least one opening that is accessible and can be closed from the outside.
  • the actuator for rotating the shut-off body can also be led out of the housing through this opening.
  • the housing can be designed in such a way that first the shut-off body and/or the sealing device are arranged in a sub-element or different sub-elements of the housing and the majority of the sub-elements with the shut-off body arranged therein and/or the sealing device arranged therein is then assembled to form the housing.
  • the housing can be formed from a plurality of sub-elements, with a first sub-element comprising the shut-off space, a second sub-element comprising the inflow section and a third sub-element comprising the outflow section, and the sub-elements being connected to the inflow section and the outflow section, for example by means of a flange connection can be connected to the sub-element comprising the shut-off space.
  • the shut-off body can be introduced into the shut-off space, for example, through a closable opening or one of the flange connections.
  • the at least one sealing device can be arranged in the inflow section and/or the outflow section before the partial elements of the housing are connected to one another.
  • the sealing device of the shut-off device has at least one ring-shaped sealing element and a ring-shaped, smooth-surfaced membrane.
  • the sealing element and the membrane are arranged in the housing, enclosing the inflow section and/or the outflow section.
  • the sealing element and the membrane are arranged coaxially with the inflow section and/or the outflow section in the housing.
  • the sealing element rests with a sealing surface on the surface of the shut-off body pointing toward the inflow section or the outflow section.
  • the sealing element, the membrane, the shut-off body and the housing are arranged to interact with one another in a sealing manner.
  • the sealing element and the membrane seal the shut-off space from the inflow section and/or the outflow section, in that the sealing element rests with the sealing surface in a sealing manner on the shut-off body and the membrane in each case with at least one section in a sealing manner on the sealing element and on the housing applied.
  • the shut-off body and/or the sealing element can be made of a metal or an alloy, in particular steel.
  • the obturator body and the sealing member are formed of a metal or an alloy, the obturator is in practice referred to as a metallic-seal obturator.
  • the invention is also suitable for shut-off devices in which the shut-off body and/or the sealing element are/is not formed from a metal or an alloy but from other wear-resistant materials.
  • the shut-off body and/or the sealing element can be formed from a ceramic material or a wear-resistant composite material.
  • the wear-resistant composite material can in particular contain a metal, an alloy or a ceramic material.
  • the sealing surface is ring-shaped and can have a larger diameter than the through-opening in the shut-off body. As a result, the sealing surface can enclose the through-opening in a sealing manner when the shut-off body is in the open position.
  • the annular smooth-faced diaphragm is an annular seal having a small wall thickness in the coaxial direction compared to the annular sealing member.
  • Smooth surface means that the membrane in has a planar or simply curved shape in a cross-section formed along the diameter, ie curved in only one direction.
  • a membrane with more than one curvature in the cross section is to be distinguished from the smooth-surfaced membrane, ie, for example, a seal with a double curved or corrugated cross section.
  • the ring-shaped, smooth-surfaced membrane is elastically deformable and is arranged in the housing in such a way that at least one surface section of the membrane facing away from the shut-off body is fluidly connected to the inflow section and/or the outflow section.
  • a fluid in the fluid line in which the shut-off device is integrated can be present on the surface section of the membrane facing away from the shut-off body and exert a force on the membrane that is directed toward the shut-off body.
  • This force can be transmitted to the ring-shaped sealing element, which is finally pressed against the shut-off body with the sealing surface due to the transmitted force.
  • the membrane and the annular sealing element can be arranged at least partially superimposed in the coaxial direction.
  • a region of the membrane can be arranged superimposed in the coaxial direction on the surface section of the sealing element that faces away from the shut-off body and is fluidly connected to the inflow section or the outflow section.
  • the elastically deformable membrane can be partially pressed by the fluid pressure against the surface section of the side of the sealing element facing away from the shut-off body. The sealing element is then pressed against the shut-off body with the sealing surface. It is thus possible for a sealing effect between the membrane and the sealing element and between the sealing element and the shut-off body to be achieved solely by a fluid present at the membrane.
  • a fixed connection between the membrane and the sealing element is not absolutely necessary.
  • the annular sealing element can also have a surface section which is designed such that the sealing element is pressed directly against the shut-off body by the fluid pressure.
  • the shut-off device according to the invention enables simple assembly, since the shut-off device has only a few components, particularly in the sealing unit. Furthermore, a particularly high sealing effect and high reliability of the sealing effect can be achieved by the shut-off device.
  • the design and arrangement of the smooth-surfaced membrane enable absorption of high fluid pressures acting on the sealing device. This is advantageous because the shut-off device according to the invention can be used in a wide pressure range up to high fluid pressures. With increasing fluid pressure, the sealing effect is improved because the sealing surface of the ring-shaped sealing element is pressed against the shut-off body with a higher force.
  • the construction of the shut-off body and the annular sealing element from wear-resistant materials is suitable in order to achieve low wear, a high sealing effect and a long service life for the shut-off device.
  • an effective surface 1 can be formed on the side of the sealing element facing away from the shut-off body and an effective surface 2 can be formed on a side of the sealing element facing the shut-off body in fluid connection with the shut-off space and fluidly separated from the inflow section and/or the outflow section be.
  • the effective area 1 is larger than the effective area 2.
  • the side of the sealing element facing away from the shut-off body has one or more sections which is/are in fluid connection with the shut-off space and can be oriented perpendicularly or inclined to the coaxial direction.
  • the normal to the active surface runs parallel to the coaxial direction. If this section(s) is/are perpendicular to is aligned with the coaxial direction, this section/these sections is the effective surface 1.
  • this section/these sections is/are oriented inclined with respect to the coaxial direction, it/they can be divided into two virtual surface components, the first virtual surface component is oriented perpendicular to the coaxial direction and the second virtual surface component is oriented orthogonal thereto.
  • the virtual surface component oriented perpendicular to the coaxial direction is the effective surface 1.
  • the effective surface 1 can be the above-described surface section of the side of the sealing element facing away from the shut-off body, with which a region of the membrane is arranged superimposed.
  • the active surface 1 can be a partial area of this surface section.
  • the side of the sealing element facing the shut-off body also has a section which is in fluid communication with the shut-off space, is oriented parallel or inclined to the coaxial direction and comprises the effective surface 2 .
  • the effective surface 2 is arranged in the opposite direction to the effective surface 1 and is smaller than the effective surface 1.
  • the active surface 1 and the active surface 2 are fluidly separated from the inflow section and/or the outflow section.
  • the separation can take place by means of the membrane arranged between the sealing element and the housing.
  • the membrane can be connected to the sealing element.
  • the sealing element Due to the configuration of the sealing element with the effective surface 1 and the effective surface 2 as described above, the sealing element is pressed against the shut-off body even when there is a high internal pressure in the shut-off space. Because the effective surface 1, over which the internal pressure exerts a force in the direction of the shut-off body, is greater than that Effective surface 2, over which the internal pressure exerts a force directed away from the shut-off body.
  • the shut-off device thus has a sealing effect even when fluid has penetrated into the shut-off space. In practice, this function is referred to as the "double piston function".
  • the “double-piston function” can be used to advantage if a sealing element with a “double-piston function” is used on the inflow and outflow sides of a shut-off device.
  • the ring-shaped membrane on the side of the sealing element facing away from the shut-off body is connected radially on the inside to a radially inside region of the ring-shaped sealing element.
  • the radially inner area of the annular sealing element includes in particular the inner half of the side of the sealing element facing away from the shut-off body and preferably the inner third starting from the radially inner circumference. It is not necessary to connect the membrane to the entire radially inner area of the sealing element. It is sufficient if the membrane is connected to the sealing element on the radially inner side in the radially inner area of the sealing element.
  • the connection may be continuous or punctiform in the circumferential direction.
  • the connection can also be designed to be completely sealed or not completely sealed. In order to produce a completely sealed connection, the connection is preferably produced by a continuous, circumferential weld seam.
  • connection of the membrane to the sealing element is not absolutely necessary for the sealing effect of the shut-off device. Because if the membrane and the sealing element in the coaxial direction at least partially are arranged superimposed, a fluid acting on the surface section of the membrane facing away from the shut-off body can press the membrane against the sealing element and the sealing element against the shut-off body.
  • the connection of the membrane to the sealing element can increase the sealing effect of the shut-off device, in particular when a low fluid pressure acts on the membrane and the connection is designed to be completely sealed.
  • assembly of the shut-off device can be simplified because fewer components of the sealing device have to be positioned as intended.
  • connection between the membrane and the sealing element is also suitable for reliably separating the shut-off space fluidically from the inflow section and/or the outflow section and thus being able to achieve a “double-piston function” with the shut-off device.
  • the radially inner connection of the membrane with the radially inner area of the annular sealing element achieves a fluid connection of a large section of the side of the sealing element facing away from the shut-off body and thus the formation of a large effective surface 1.
  • a large effective surface 1 can exert a large force from a fluid which has penetrated into the shut-off chamber can act on the sealing element in the direction of the shut-off body.
  • the annular membrane and the sealing element can be bonded together and/or by clamping.
  • a completely sealing connection can be realized in a simple manner by means of a materially bonded connection.
  • the membrane and the sealing element can be connected to one another with a welded connection, a soldered connection and/or an adhesive connection. If the sealing element and the membrane are formed from the same material, it is also possible to form the sealing element and the membrane in one piece. As a result, an additional connection can be avoided, but the one-piece design is difficult to produce in practice.
  • the ring-shaped membrane and the sealing element can also be connected to one another by means of a clamping connection, ie by pressing.
  • Such a connection is at easily and non-destructively detachable after dismantling the shut-off device.
  • reference is also made to the possibility of fixing the membrane to a bearing arranged in the housing by means of a clamping and/or screw connection.
  • the ring-shaped membrane can be fixed radially on the outside in a positive and/or non-positive manner with respect to the housing.
  • a form-fitting fixation of the membrane in the radial direction can be achieved, for example, by a step in the housing on which the ring-shaped membrane rests in the radial direction.
  • a form-fit fixing of the membrane in the coaxial direction can be achieved, for example, by a screw connection, a bolt connection or by arranging a mounting element on the membrane. The mounting element will be discussed in more detail below.
  • a non-positive fixing of the membrane in the coaxial direction can be achieved, for example, by the membrane being pressed into the housing in the radial direction.
  • the sealing device can comprise at least one elastic element which is arranged in such a way that it presses the sealing element against the obturator with a force Fd.
  • the elastic element can be mounted in the housing. It can act directly or indirectly with a force Fd on the sealing element. The sealing effect and the reliability of the shut-off device can be increased with the elastic sealing element. Because if the sealing device has the elastic element, the force pressing the sealing element against the shut-off body can be caused by a fluid and/or by the elastic element.
  • the elastic element can be, for example, a compression spring mounted in the housing and pressing against the sealing element. Additionally or alternatively, the elastic element can be a compression spring mounted in the housing and pressing against the membrane.
  • the elastic element is designed as a permanent magnet or an electromagnet, which presses the sealing element against the shut-off body. If the elastic element is a magnet, the sealing element contains at least one zone that can be influenced magnetically. For example, the elastic element and the sealing element can be oppositely directed magnets.
  • the membrane can additionally or alternatively be mechanically prestressed in its intended installed state and arranged in such a way that the sealing element is pressed against the shut-off body by means of the membrane.
  • the mechanical prestressing is achieved by the membrane being elastically deformed in the intended arrangement in the shut-off device compared to a relaxed state of the membrane outside the shut-off device.
  • the membrane in a relaxed state outside the shut-off device, can have a simple curved shape in cross section.
  • the membrane In the intended arrangement of the membrane in the shut-off device, the membrane can be elastically deformed into a membrane that is flat or at least essentially flat in cross section.
  • the membrane can have a planar cross-section outside the shut-off device in a relaxed state and be simply curved in the intended installed state.
  • the elastic deformation creates a restoring force directed into the relaxed shape.
  • the sealing element can additionally or alternatively be pressed against the shut-off body, because at least one section of the membrane rests on the sealing element and on the housing.
  • the sealing element can be at least partially inclined and/or curved in the direction of the shut-off body on the side facing away from the shut-off body such that a gap dimension between the sealing element and the membrane increases in the radial direction. Accordingly, there can be a gap between the section of the side of the sealing element facing away from the shut-off body and the membrane exist, which increases in the radial direction.
  • a surface section of the side of the sealing element facing away from the shut-off body, with which the membrane is arranged superimposed can be inclined and/or curved in the direction of the shut-off body.
  • a fluid is in the inflow section and/or the outflow section and presses with a fluid pressure on the surface section of the membrane facing away from the shut-off body, the membrane can be slowly pressed against the sealing element due to the increasing gap size in the radial direction with increasing fluid pressure.
  • a sudden load on the shut-off device for example if a fluid floods the inflow section and/or the outflow section within a short time, can be prevented.
  • the sealing device can have a mounting element which is arranged radially on the outside and is arranged tightly opposite the housing and which fixes the membrane in the housing radially on the outside.
  • the mounting element and the membrane have a common contact area, which is designed to be sealed.
  • the mounting element and the housing can in particular be designed to be geometrically complementary, so that the mounting element can be arranged in a predefined position and/or location in the housing. Due to the assembly element, simple assembly and secure fixing of the membrane in the shut-off device are made possible.
  • the mounting element can be, for example, a ring which is arranged coaxially with the membrane and the sealing element in the housing and which surrounds the membrane in the radial direction with little or no play. Furthermore, the mounting member can tightly press the diaphragm against the housing in the coaxial direction.
  • the mounting element can in particular be detachably fixed in the housing.
  • it can be done by means of a screw connection and/or a bolt connection in the housing be arranged.
  • the detachable fixing of the mounting element makes it possible to remove the sealing device completely or partially from the shut-off device, for example in order to carry out maintenance work and/or to replace components of the sealing device.
  • the mounting element can have a peripheral, projecting shoulder on a side facing away from the shut-off body, which shoulder is arranged in a complementary groove in the housing.
  • a circumferential static sealing element is additionally arranged in the groove.
  • the mounting element can be easily arranged in the intended position by means of the shoulder and the groove. Due to the peripheral static sealing element and the tightly formed contact surface between the mounting element and the membrane, the shut-off space is securely sealed off from the inflow section and/or the outflow section.
  • the peripheral static sealing element can be a static sealing ring, for example.
  • the annular membrane and the mounting member may be bonded and/or clamped together.
  • the common contact surface between the membrane and the mounting element is designed to provide a particularly reliable seal, particularly in the case of a materially bonded connection.
  • the sealing device can be assembled and disassembled in a particularly simple and non-destructive manner.
  • the membrane can be formed from a metal, an alloy or a plastic.
  • the membrane can also have a composite of these materials.
  • a diaphragm made of a metal or an alloy, in particular steel, can have high strength, suitable elastic deformability and/or high wear resistance.
  • a membrane made of a plastic can be extremely corrosion resistant.
  • a composite of a metal and a plastic can combine the beneficial properties of both materials.
  • the membrane can be designed as an annular membrane.
  • the membrane may in practice be formed as a pack of a plurality of sheets arranged in parallel.
  • the sheets arranged in parallel in the pack then each have the shape of a ring which is flat in the coaxial direction, it being possible for the total thickness of the sheets arranged in the pack to be substantially identical in cross-section to the wall thickness of a membrane formed from a single ring.
  • the metal sheets arranged in parallel can be supported against one another in the coaxial direction and can be displaced against one another in the radial direction under a load due to a fluid pressure acting on the diaphragm. This achieves a particularly high elastic deformability in combination with a high strength of the membrane.
  • the shut-off device can in practice be designed as a ball valve.
  • the shut-off body can then essentially have the shape of a sphere. If the shut-off device is in the form of a ball valve, this can additionally or alternatively to the inflow section and/or the outflow section have a sluice port for introducing and discharging objects and/or media into the passage opening.
  • FIG 1 shows an embodiment of the shut-off device according to the invention as a shut-off valve in a view of a longitudinal section along a central plane through the shut-off device.
  • the shut-off device has a multi-part housing 10 with a first housing part 10a and a second housing part 10b. Both housing parts 10a, 10b are detachably and sealingly connected to one another with a plurality of screw connections.
  • a shut-off space 12 surrounded by the two housing parts 10a, 10b, in which a shut-off body 14 made of steel and essentially rotationally symmetrical is rotatably arranged.
  • In 1 is the shut-off body 14 in an open position with a den Shut-off body 14 shown in the longitudinal sectional plane shown projecting through, cylindrical through-opening 16.
  • an actuator 18 connected in a rotationally fixed manner to the shut-off body 14 on the upper side is led out of the housing 10 .
  • the non-rotatable connection between the shut-off body 14 and the actuator 18 is realized by means of a detachable screw connection.
  • the actuator 18 is arranged orthogonally to the passage opening 16, so that the shut-off body 14 and the passage opening 16 from the in 1 shown open position by means of the actuator 18 can be rotated about a common axis of rotation of the shut-off body and the actuator 18 in a closed position (not shown).
  • the actuator 18 can be connected to an actuator (not shown) that can be actuated by a motor or manually, which rotates the actuator 18 and the shut-off body 14 .
  • shut-off body 14 For the purpose of smooth rotation of the shut-off body 14, it is mounted on the underside and on the top in two radial bearings 19a, 19b fixed in the housing 10.
  • the actuator 18 is also mounted in the housing 10 by means of bearings.
  • the through-opening 16 is fluidly connected to a cylindrical inflow section 20 and a cylindrical outflow section 22.
  • a section of a fluid line (not shown) can be connected to the free end of the inflow section 20 and to the free end of the outflow section 22 .
  • the shut-off device can thus be integrated into a fluid line and a fluid can flow from the fluid line into the shut-off device through the inflow section 20 located upstream of the shut-off space 12 .
  • the shut-off body 14 is arranged in the open position, the fluid can flow out of the shut-off device through the outflow section 22 located downstream of the shut-off space 12 .
  • the cylindrical inflow section 20 is formed in the first partial element 10a of the multi-part housing 10 and the cylindrical outflow section 22 is formed in the second partial element 10b of the multi-part housing 10 .
  • the inflow section 20 and the outflow section 22 are arranged along a common straight longitudinal axis running centrally through these two cylindrical sections 20, 22 and they are located opposite one another—separated by the shut-off space 12.
  • shut-off body 14 In the closed position of the shut-off body (not shown), the shut-off body 14 is rotated about the axis of rotation in the shut-off chamber 12 such that the inflow section 20 and the outflow section 22 are fluidically separated from the shut-off chamber 12 . No fluid can then flow from the inflow section 20 through the through-opening 16 into the outflow section 22 .
  • a first sealing device 24 seals the shut-off space 12 from the inflow section 20 and a second sealing device 25 seals the shut-off space 12 from the outflow section 22 .
  • the first and the second sealing device 24, 25 are identical. The following description of the first sealing device 24 therefore also applies to the second sealing device 25 , the inflow section 20 then being replaced by the outflow section 22 .
  • the Figures 2a and 2b show a section of the sealing device 24 based on detailed illustrations of the 1 area marked Z.
  • the Figures 2a and 2b are essentially identical. They differ only in the different loading cases of the sealing device 24, shown schematically with arrows and described below Figure 2a the sealing device 24 is loaded by a fluid in the inflow section 20, whereas the sealing device 24 in Figure 2b is loaded by a fluid in the shut-off space 12.
  • the sealing device 24 is first described without taking load cases into account. The two load cases are discussed in detail below.
  • the sealing device 24 of the described here and in the Figures 2a and 2b The embodiment shown comprises an annular sealing element 26, an annular, smooth-surfaced membrane 28, a plurality of elastic elements 36 and a mounting element 38.
  • the annular sealing element 26 is designed as a seat ring made of steel.
  • the in the Figures 2a and 2b The cross section of the sealing element 26 shown is based on an essentially square basic shape, with a radially inner corner pointing towards the shut-off body 14 and a side facing away from the shut-off body 14 deviating from the square basic shape.
  • the side facing away from the shut-off body 14 has a surface section that is inclined in the direction of the shut-off body 14 .
  • the corner which is radially inner and faces the shut-off body 14 has a section with a surface which is designed to be complementary to the surface of the shut-off body 14 .
  • the surface of the sealing element 26 is in sealing contact with the shut-off body 14 . This surface thus forms an annular sealing surface 30 along the circumferential direction of the sealing element 26.
  • the sealing device 24 is a metallic seal which is particularly wear-resistant.
  • the ring-shaped, smooth-surfaced membrane 28 is also made of steel in the exemplary embodiment and has a common center axis with the ring-shaped sealing element 26 , which is identical to the longitudinal axis of the inflow section 20 .
  • the sealing element 26 and the membrane 28 are arranged coaxially with one another and with the inflow section 20 in the housing 10 .
  • the membrane 28 has a rectangular cross section.
  • the membrane 28 has smooth-surfaced surfaces.
  • the membrane has a small wall thickness in the coaxial direction, which is why the membrane 28, in contrast to the sealing element 26, is elastically deformable.
  • the membrane 28 is fixed radially on the outside in the housing 10 by means of the mounting element 38 described further below.
  • the membrane 28 is cohesively connected to a radially inner-side region of the sealing element 26 on the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14 . This connection is continuous and fully sealed in the circumferential direction.
  • the sealing element 26 and the membrane 28 are designed and arranged in such a way that a section of the membrane 28 starting at the connection and formed in the radial direction overlays a surface section contained in a side of the sealing element 26 remote from the shut-off body 14 in the coaxial direction.
  • the surface section of the shut-off body 26 overlaid by the membrane 28 comprises the surface section, which is inclined in the direction of the shut-off body 14, on the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14.
  • the mounting element 38 is also ring-shaped.
  • the inside diameter of the mounting element 38 is larger than the outside diameter of the sealing element 26, so that it is possible to arrange the mounting element 38 radially on the outside around the sealing element 26 and thus in the housing 10 in a space-saving manner.
  • the mounting element is fixed in the housing 10 by means of a plurality of mounting screws 39 .
  • the mounting element 38 is designed to be essentially complementary to the housing 10 radially on the outside and on a side facing away from the shut-off body 14 .
  • the mounting element 38 has a protruding shoulder 40 on the side facing away from the shut-off body 14 and the housing 10 has a groove 42 . In the intended arrangement of the mounting element 38, the majority of the mounting screws 39 presses the mounting element 38 against the Housing 10.
  • the protruding shoulder 40 presses a static sealing element 44 designed as a sealing ring into the groove 42 in such a way that a tight connection between the mounting element 38 and the housing 10 is produced.
  • the mounting element 38 also presses the annular membrane 28 radially on the outside against the housing 10. By pressing the membrane 28 with the mounting element 38, a sealing press connection is produced between the membrane 28 and the mounting element 38.
  • the plurality of elastic elements 36 is arranged on a side of the membrane 28 facing away from the shut-off body 14 .
  • the elastic elements 36 are designed as compression springs.
  • the compression springs are arranged equidistantly around the inflow channel 20 and aligned in such a way that they press with a spring force Fd on that surface section of the membrane 28 which is remote from the shut-off body 14 and overlays the sealing element 26 in the coaxial direction. As a result, the sealing element 26 is pressed against the shut-off body 14 with the spring force Fd.
  • the elastic elements 36 are arranged in recesses of an optional support ring 37 .
  • the support ring 37 is arranged coaxially with the membrane 28 around the inflow section 20 in the housing 10 .
  • the assembly of the elastic elements 36 is simplified.
  • the gap is dimensioned so narrow that although a fluid from the Fluid line can flow into the gap, but the membrane 28 can be pressed elastically against the support ring 37 across the narrow gap with a force acting on the membrane 28 from the direction of the shut-off body 14 .
  • a fluid from the fluid line penetrates into the gap, it exerts a pressure on the membrane 28 in the direction of the shut-off body via the surface section of the membrane 28 facing away from the shut-off body 14 .
  • the elastically deformable membrane 28 can thus be pressed against the surface section of the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14, which it overlays, and press the sealing element 26 with the sealing surface 30 against the shut-off body 14.
  • a sealing effect between the membrane 28 and the sealing element 26 and between the sealing element 26 and the shut-off body 14 can be achieved solely by a fluid present at the membrane 28 .
  • the surface section of the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14 is inclined in the direction of the shut-off body 14, a contact surface between the membrane 28 and the sealing element 26 becomes larger with increasing pressure. The force pressing the sealing element 26 against the shut-off body 14 is thus increased as the fluid pressure from the fluid on the diaphragm 26 increases.
  • the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14 has an active surface 132 and a side of the sealing element 26 facing the shut-off body has an active surface 234 .
  • the effective area 1 32 is larger than the effective area 2 34.
  • the effective surface 132 is the surface component of the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14, which is aligned perpendicular to the coaxial direction and is in fluid communication with the shut-off space 12.
  • the effective area 132 is the proportion of the surface section of the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14, with which the membrane 28 is superimposed and over which a force acting parallel to the coaxial direction can be exerted.
  • the shut-off chamber 12, the effective surface 132 and the effective surface 234 are fluidly separated from the inflow section by the membrane 26 sealingly connected to the sealing element 26. If there is a fluid in the shut-off space 12, the fluid can penetrate into the area between the sealing element 26 and the membrane 28 up to their connection and exert a force on the sealing element 26 in the direction of the shut-off body 14 via the effective surface 132.
  • the effective surface 2 34 is the surface component of the side of the sealing element 26 facing the shut-off body 14 , which is aligned perpendicular to the coaxial direction and is in fluid communication with the shut-off space 12 .
  • the effective area 2 34 is the proportion of the surface section of the side of the sealing element 26 facing the shut-off body 14, via which a fluid in the shut-off chamber 12 can exert a force acting parallel to the coaxial direction.
  • this proportion comprises the Figures 2a and 2b surface section running perpendicularly to the coaxial direction and the surface component oriented perpendicularly to the coaxial direction of the section designed to be geometrically complementary to the shut-off body 14 . If there is a fluid in the shut-off space 12 , the fluid exerts a force on the sealing element 26 that is directed away from the shut-off body 14 via the effective surface 234 .
  • the “double piston function” is therefore realized with the sealing device 24 described above.
  • the sealing device 24 functions (ie seals) in two load cases. In a first load case, it seals the shut-off space 12 against a fluid in the inflow section 20, as in FIG Figure 2a shown, and it seals the inflow section 20 against a fluid in a second load case the shut-off room 12, as in Figure 2b shown.
  • the load cases are explained below.
  • the fluid can - as already described above - penetrate into the gap between the membrane 28 and the support ring 37 and exert fluid pressure on the side of the membrane 28 facing away from the shut-off body 14 . It is not the fluid pressure that causes a force in the direction of the shut-off body 14 on the entire side of the membrane 28 facing away from the shut-off body 14, but only the fluid pressure on a section Afl1 of this side.
  • the section Afl1 encompasses the entire circumference of the annular membrane 28.
  • the section Afl1 extends from an inner radius of the annular membrane 28, up to which the fluid is present on the radially inner side of the sealing element 26, to a radially outer one Radius of the membrane up to which the fluid is present.
  • the section Afl1 thus extends in the radial direction along the membrane 28 from a point radially outside the inside of the sealing element 26 (due to a fluid back pressure from the gap between the shut-off body 14 and the sealing element 26) to an outer radius of the membrane 28, up to which the fluid penetrates.
  • the effective fluid pressure of section Afl1 thus causes a force Ffl1 directed in the direction of shut-off body 14 .
  • the force Ffl1 caused by the fluid in the inflow section 20 and the force Fd caused by the compression springs 36 act additively on the membrane 28 and the sealing element 26, so that the sealing element 26 is pressed against the shut-off body 14 with a total force Fr1.
  • the fluid according to Figure 2b A fluid pressure is exerted on the sealing element 26 via the effective surface 1 32 and the effective surface 2 34 . Since the fluid pressure on the effective surface 1 and the effective surface 2 is identical and the effective surface 1 32, as described above, is greater than the effective surface 2 34, the sealing element 26 of the fluid in the shut-off chamber 12 against the Shut-off body 14 pressed.
  • the effective area 1 32 is larger by a section Afl2 than the effective area 2 34 and the fluid pressure acting on the section Afl2 causes the force Ffl2 directed in the direction of the shut-off body 14 .
  • the section Afl2 encompasses the entire circumference of the annular membrane 28.
  • the section Afl2 extends from an inner radius of the sealing element 26, at which the annular sealing element 26 is connected to the annular membrane 28 and up to which the fluid is present, up to a radially outer radius of the sealing element 26, which coincides with the radially inner limit of the sealing surface 30.
  • sealing device 24 differs from that associated with FIG Figures 2a and 2b described embodiment characterized in that the sealing element 26 'in the coaxial direction has a greater wall thickness than in the Figures 2a and 2b shown sealing element 26. Due to this greater wall thickness in an otherwise essentially identically designed shut-off device, the membrane 28 is elastically deformed by the intended arranged sealing element 26'. In particular, the inner radius of the membrane 28 is elastically pushed away from the obturator 14 in the coaxial direction, so that the membrane 28 has a slight curvature and inclination.
  • FIG. 4 a further, alternative embodiment of the sealing device 24 is shown.
  • This embodiment differs from that associated with FIG Figures 2a and 2b described embodiment characterized in that the membrane 28 'is not formed in one piece, but as a package of a plurality of metal sheets 46 arranged in parallel.
  • the metal sheets 46 arranged in parallel in the stack each have the shape of a flat ring, the metal sheets 46 being arranged stacked one on top of the other in a coaxial direction.
  • the overall thickness of the metal sheets 46 arranged in the package is essentially identical in cross section to the wall thickness of the membrane 28.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung mit einem Gehäuse (10), das einen Absperrraum (12) aufweist und mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Dabei liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Absperrvorrichtung bereitzustellen, die eine hohe Dichtwirkung, eine hohe Zuverlässigkeit der Dichtwirkung und einen hohen Verschleißwiderstand aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung vorgesehen, dass- die Dichteinrichtung (24) mindestens ein ringförmiges Dichtelement (26) und eine ringförmige, glattflächige Membran (28) aufweist,- wobei das Dichtelement (26) und die Membran (28) den Zuströmabschnitt (20) und/oder dem Abströmabschnitt (22) umschließend in dem Gehäuse (10) angeordnet sind,- wobei das Dichtelement (26) mit einer Dichtfläche (30) an dem Absperrkörper (14) anliegt und- wobei das Dichtelement (26), die Membran (28), der Absperrkörper (14) und das Gehäuse (10) dichtend zusammenwirkend angeordnet sind.The invention relates to a shut-off device with a housing (10) which has a shut-off space (12) and with the features of the preamble of claim 1. The invention is based on the object of providing a shut-off device which has a high sealing effect, high reliability of the Sealing effect and high wear resistance. To solve this problem, the shut-off device according to the invention provides that the sealing device (24) has at least one annular sealing element (26) and an annular, smooth-surfaced membrane (28), - the sealing element (26) and the membrane (28) having the The inflow section (20) and/or the outflow section (22) are arranged in the housing (10) enclosing them, - the sealing element (26) bearing against the shut-off body (14) with a sealing surface (30) and - the sealing element (26) , the membrane (28), the shut-off body (14) and the housing (10) are arranged to cooperate in a sealing manner.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung mit einem Gehäuse, das einen Absperrraum aufweist, sowie

  • einem drehbar oder verschiebbar in dem Absperrraum gelagerten Absperrkörper, welcher eine Durchgangsöffnung aufweist und über ein Stellglied derart angeordnet ist, dass der Absperrkörper in mindestens eine geöffnete Stellung und in mindestens eine geschlossene Stellung bringbar ist,
  • mindestens einem Zuströmabschnitt und mindestens einem Abströmabschnitt zur Integration der Absperrvorrichtung in eine Fluidleitung,
  • wobei der Zuströmabschnitt und der Abströmabschnitt in der geöffneten Stellung des Absperrkörpers mittels der Durchgangsöffnung durchströmbar verbunden sind und in der geschlossenen Stellung des Absperrkörpers der Zuströmabschnitt und der Abströmabschnitt fluidal separiert sind oder ein Durchfluss vom Zuströmabschnitt zum Abströmabschnitt zumindest gedrosselt ist
  • und mindestens einer zwischen dem Absperrkörper und dem Gehäuse angeordneten Dichteinrichtung, mittels welcher der Absperrraum gegenüber dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt abgedichtet ist.
The present invention relates to a shut-off device with a housing having a shut-off space, and
  • a shut-off body which is rotatably or displaceably mounted in the shut-off space, which has a through opening and is arranged via an actuator in such a way that the shut-off body can be brought into at least one open position and into at least one closed position,
  • at least one inflow section and at least one outflow section for integrating the shut-off device into a fluid line,
  • wherein the inflow section and the outflow section are connected in the open position of the shut-off body so that a flow can take place by means of the through-opening and in the closed position of the shut-off body the inflow section and the outflow section are fluidly separated or a flow from the inflow section to the outflow section is at least throttled
  • and at least one sealing device arranged between the shut-off body and the housing, by means of which the shut-off space is sealed off from the inflow section and/or the outflow section.

Absperrvorrichtungen sind aus der Praxis bekannt. Eine Absperrvorrichtung mit den vorstehenden Merkmalen ist beispielsweise in der Druckschrift CN 212407648 U offenbart. Die in dieser Druckschrift offenbarte Absperrvorrichtung betrifft eine Sitzstruktur für einen Absperrhahn mit einem Gehäuse, einer in dem Gehäuse angeordneten Kugel, welche als Absperrkörper dient, sowie einem als Zuströmabschnitt oder als Abströmabschnitt dienenden Rohrabschnitt. In dem Rohrabschnitt ist ein dichtend mit der Kugel zusammenwirkender Dichtring angeordnet. Der Dichtring ist nicht verformbar und in dem Rohrabschnitt in Richtung der Kugel vor und zurück bewegbar gelagert. Zum Zweck der Abdichtung des Absperrhahns presst eine in der Wandung des Rohrabschnitts angeordnete Feder den Dichtring gegen die Kugel. Ferner ist der Dichtring auf einer von der Kugel abgewandten Seite mittels einer elastisch leicht verformbaren Dichtung gegenüber dem Rohrabschnitt abgedichtet. Die elastische Dichtung ist ebenfalls ringförmig ausgebildet. Die Dichtung kann insbesondere als dünnwandiger Blechring mit im Querschnitt gewellter Form ausgebildet sein, welcher zumindest punktuell an dem Dichtring anliegt. Radial innen ist die elastische Dichtung mittels einer Schweißverbindung mit dem Dichtring sowie radial außen mittels einer weiteren Schweißverbindung dem Rohrabschnitt verbunden. Die elastische Dichtung soll ein Hinterströmen des Dichtrings mit einer in dem Rohrabschnitt befindlichen Flüssigkeit verhindern und gleichzeitig eine hohe Beweglichkeit des Dichtrings ermöglichen.Shut-off devices are known from practice. A shut-off device with the above features is, for example, in the publication CN 212407648 U disclosed. The shut-off device disclosed in this publication relates to a seat structure for a shut-off valve a housing, a ball which is arranged in the housing and serves as a shut-off body, and a pipe section which serves as an inflow section or as an outflow section. A sealing ring cooperating in a sealing manner with the ball is arranged in the pipe section. The sealing ring is non-deformable and is mounted in the pipe section so that it can be moved back and forth in the direction of the ball. For the purpose of sealing the stopcock, a spring arranged in the wall of the pipe section presses the sealing ring against the ball. Furthermore, the sealing ring is sealed off from the pipe section on a side facing away from the ball by means of an elastically easily deformable seal. The elastic seal is also ring-shaped. The seal can be designed in particular as a thin-walled sheet metal ring with a corrugated cross section, which bears against the sealing ring at least at certain points. The elastic seal is connected to the sealing ring radially on the inside by means of a welded connection and to the pipe section radially on the outside by means of a further welded connection. The elastic seal is intended to prevent a liquid in the pipe section from flowing behind the sealing ring and at the same time to enable a high degree of mobility of the sealing ring.

Wenn bei der aus der CN 212407648 U bekannten Sitzstruktur eine Flüssigkeit mit hohem Druck in dem Rohrabschnitt an der gewellt ausgebildeten, elastischen Dichtung ansteht, kann der hohe Druck zu einer starken Verformung und/oder hohen mechanischen Spannungen in dieser Dichtung führen. Die elastische Dichtung neigt dabei insbesondere zu einer radialen Aufweitung, da eine Verformung der elastischen Dichtung in einer axialen Richtung durch die von der Kugel abgewandte Seite des Dichtrings begrenzt ist. Die Neigung zur radialen Aufweitung induziert hohe mechanische Spannungen in den Schweißverbindungen mit dem Dichtring und dem Rohrabschnitt. Somit besteht bei einem hohen Fluiddruck in dem Rohrabschnitt die Gefahr, dass die Schweißverbindungen strukturell und in der Folge der Absperrhahn funktional versagen.If at the from the CN 212407648 U known seat structure, a liquid with high pressure is present in the pipe section at the corrugated, elastic seal, the high pressure can lead to severe deformation and/or high mechanical stresses in this seal. In this case, the elastic seal tends in particular to expand radially, since deformation of the elastic seal in an axial direction is limited by the side of the sealing ring facing away from the ball. The tendency to radial expansion induces high mechanical stresses in the welded joints with the sealing ring and the pipe section. Thus, with a high fluid pressure in the pipe section, there is a risk that the welded joints will fail structurally and, as a result, the stopcock will fail functionally.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Absperrvorrichtung bereitzustellen, die eine hohe Dichtwirkung, eine hohe Zuverlässigkeit der Dichtwirkung (unabhängig von einem Druck eines an der Absperrvorrichtung anstehenden Fluids) und einen hohen Verschleißwiderstand aufweist. Weiterhin soll die Absperrvorrichtung einfach montierbar und demontierbar sein.The invention is therefore based on the object of providing a shut-off device which has a high sealing effect, high reliability of the sealing effect (independent of the pressure of a fluid present at the shut-off device) and high wear resistance. Furthermore, the shut-off device should be easy to assemble and disassemble.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention with the features of the independent claim. Further practical embodiments and advantages of the invention are described in connection with the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Absperrvorrichtung umfasst ein Gehäuse mit einem Absperrraum und einen in dem Absperrraum gelagerten Absperrkörper. Der Absperrkörper weist eine Durchgangsöffnung auf und ist über ein Stellglied derart drehbar oder verschiebbar angeordnet, dass der Absperrkörper in mindestens eine geöffnete Stellung und in mindestens eine geschlossene Stellung bringbar ist. Zusätzlich umfasst die Absperrvorrichtung mindestens einen Zuströmabschnitt und mindestens einen Abströmabschnitt zur Integration der Absperrvorrichtung in eine Fluidleitung. Der Zuströmabschnitt und der Abströmabschnitt sind in der geöffneten Stellung des Absperrkörpers mittels der Durchgangsöffnung durchströmbar verbunden und in der geschlossenen Stellung des Absperrkörpers fluidal separiert. Es ist auch möglich, dass ein Durchfluss vom Zuströmabschnitt zum Abströmabschnitt in der geschlossenen Stellung des Absperrkörpers zumindest gedrosselt ist. Zwischen dem Absperrkörper und dem Gehäuse ist mindestens eine Dichteinrichtung angeordnet, mittels welcher der Absperrraum gegenüber dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt abgedichtet ist.The shut-off device according to the invention comprises a housing with a shut-off space and a shut-off body mounted in the shut-off space. The shut-off body has a through opening and is rotatably or displaceably arranged via an actuator in such a way that the shut-off body can be brought into at least one open position and into at least one closed position. In addition, the shut-off device comprises at least one inflow section and at least one outflow section for integrating the shut-off device into a fluid line. In the open position of the shut-off body, the inflow section and the outflow section are connected so that a flow can take place by means of the through-opening and are fluidly separated in the closed position of the shut-off body. It is also possible for a flow from the inflow section to the outflow section to be at least throttled when the shut-off body is in the closed position. At least one sealing device is arranged between the shut-off body and the housing, by means of which the shut-off space is sealed off from the inflow section and/or the outflow section.

Eine Absperrvorrichtung mit den vorstehenden Merkmalen kann beispielsweise als Absperrhahn ausgebildet sein. Alternativ kann die Absperrvorrichtung beispielsweise als Absperrschieber ausgebildet sein.A shut-off device with the above features can be designed, for example, as a shut-off valve. Alternatively, the shut-off device can be designed as a gate valve, for example.

Der Absperrraum ist zumindest teilweise in dem Gehäuse ausgebildet und derart gestaltet, dass der zumindest teilweise in dem Absperrraum angeordnete Absperrkörper keinen Kontakt zu einer Wandung des Absperrraums aufweist. Zu diesem Zweck ist mindestens eine Lagerung zum Lagern des Absperrkörpers und/oder des mit dem Absperrkörper fest verbundenen Stellglieds in oder an dem Gehäuse vorgesehen.The shut-off space is at least partially formed in the housing and designed in such a way that the shut-off body, which is at least partially arranged in the shut-off space, has no contact with a wall of the shut-off space. For this purpose, at least one bearing for mounting the shut-off body and/or the actuator firmly connected to the shut-off body is provided in or on the housing.

Das Gehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Der mindestens eine Zuströmabschnitt und/oder der mindestens eine Abströmabschnitt können in dem einteiligen oder dem mehrteiligen Gehäuse ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Gehäuse einteilig mit einem oder mehreren darin ausgebildeten Zuströmabschnitten und/oder mit einem oder mehreren darin ausgebildeten Abströmabschnitten ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können der mindestens eine Zuströmabschnitt und/oder der mindestens eine Abströmabschnitt separate Bauteile sein, die an einem einteiligen oder mehrteiligen Grundkörper angeordnet sind, beispielsweise indem ein oder mehrere Zuströmabschnitte und/oder ein oder mehrere Abströmabschnitte als separate Rohrabschnitte an dem Grundkörper angeflanscht sind. Hier und im Folgenden sind der Zuströmabschnitt und der Abströmabschnitt unabhängig von konstruktiven Details Bestandteile des Gehäuses.The housing can be designed in one piece or in several pieces. The at least one inflow section and/or the at least one outflow section can be formed in the one-part or multi-part housing. For example, the housing can be formed in one piece with one or more inflow sections formed therein and/or with one or more outflow sections formed therein. Alternatively or additionally, the at least one inflow section and/or the at least one outflow section can be separate components that are arranged on a one-part or multi-part base body, for example by having one or more inflow sections and/or one or more outflow sections flanged to the base body as separate pipe sections . Here and below, the inflow section and the outflow section are components of the housing, regardless of design details.

Durch den mindestens einen Zuströmabschnitt kann ein Fluid, insbesondere ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Gemisch aus einem oder mehreren Gasen und einer oder mehreren Flüssigkeiten, aus einem stromaufwärts der Absperrvorrichtung angeordneten Abschnitt der Fluidleitung, in welche die Absperrvorrichtung integriert ist, in die Absperrvorrichtung strömen. Es ist auch möglich, dass eine Mehrzahl stromaufwärts der Absperrvorrichtung gelegener Abschnitte einer oder mehrerer Fluidleitungen mit einer Mehrzahl von Zuströmabschnitten der Absperrvorrichtung durchströmbar verbunden ist.A fluid, in particular a gas, a liquid or a mixture of one or more gases and one or more liquids, can flow through the at least one inflow section from a section of the fluid line, which is arranged upstream of the shut-off device and into which the shut-off device is integrated, into the shut-off device . It is also possible for a plurality of sections of one or more fluid lines located upstream of the shut-off device to be connected to a plurality of inflow sections of the shut-off device so that a flow can flow through them.

Durch den mindestens einen Abströmabschnitt kann ein Fluid von der Absperrvorrichtung in einen stromabwärts der Absperrvorrichtung angeordneten Abschnitt der Fluidleitung strömen. Es ist auch möglich, dass mehrere stromabwärts der Absperrvorrichtung gelegene Abschnitte einer oder mehrerer Fluidleitungen mit einer Mehrzahl von Abströmabschnitten der Absperrvorrichtung durchströmbar verbunden ist.Through the at least one outflow section, a fluid can flow from the shut-off device into one downstream of the shut-off device arranged section of the fluid line flow. It is also possible for several sections of one or more fluid lines located downstream of the shut-off device to be connected to a plurality of outflow sections of the shut-off device so that a flow can flow through them.

Der in dem Absperrraum gelagerte Absperrkörper kann in Abhängigkeit von der Art der Absperrvorrichtung unterschiedlich ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang wird im Folgenden detaillierter auf den Absperrkörper einer als Absperrhahn ausgebildeten Absperrvorrichtung und einer als Absperrschieber ausgebildeten Absperrvorrichtung eingegangen.The shut-off body mounted in the shut-off space can be designed differently depending on the type of shut-off device. In this context, the shut-off body of a shut-off device designed as a shut-off valve and a shut-off device designed as a gate valve will be discussed in more detail below.

Wenn die Absperrvorrichtung als Absperrhahn ausgebildet ist, ist der Absperrkörper äußerlich zumindest teilweise drehsymmetrisch ausgebildet und er ist drehbar um eine Drehachse in dem Absperrraum gelagert. Die Durchgangsöffnung ist quer zu der Drehachse orientiert. Mittels des Stellglieds ist der Absperrkörper um die Drehachse in dem Absperrraum drehbar. Insbesondere kann der Absperrkörper im Wesentlichen die Form eines Zylinders, einer Kugel oder eines Ellipsoids aufweisen. Von der drehsymmetrischen Form weicht der Absperrkörper insbesondere aufgrund der Durchgangsöffnung ab. Auch im Bereich der Lagerung der Verbindung des Absperrkörpers mit dem Stellglied kann der Absperrkörper von der drehsymmetrischen Form abweichen. Wenn der Absperrkörper mittels des Stellglieds gedreht wird, die Oberfläche des drehsymmetrischen Absperrkörpers an der mindestens einen Dichteinrichtung, welche den Absperrraum gegenüber dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt abdichtet, vorbeibewegt.If the shut-off device is designed as a shut-off valve, the shut-off body is at least partially rotationally symmetrical on the outside and is mounted rotatably about an axis of rotation in the shut-off space. The through-opening is oriented transversely to the axis of rotation. The shut-off body can be rotated about the axis of rotation in the shut-off space by means of the actuator. In particular, the shut-off body can essentially have the shape of a cylinder, a sphere or an ellipsoid. The shut-off body deviates from the rotationally symmetrical shape, in particular because of the through-opening. The shut-off body can also deviate from the rotationally symmetrical shape in the area of the bearing of the connection of the shut-off body to the actuator. When the shut-off body is rotated by means of the actuator, the surface of the rotationally symmetrical shut-off body moves past the at least one sealing device which seals the shut-off space from the inflow section and/or the outflow section.

Wenn die Absperrvorrichtung als Absperrschieber ausgebildet ist, ist der Absperrkörper ein Schieber, welcher im Wesentlichen die Form einer ebenen Platte aufweist. Der Schieber ist in dem Absperrraum in einer Ebene angeordnet und die Durchgangsöffnung ist quer zu der Ebene orientiert in dem Schieber eingebracht. Mittels des Stellglieds kann der Schieber mit der Durchgangsöffnung in der Ebene, in welcher der Schieber angeordnet ist, verschoben werden. Das Verschieben des Schiebers kann auch eine Drehung des Schiebers um eine parallel zur Durchgangsöffnung orientierte Drehachse umfassen. Wenn der Schieber mittels des Stellglieds verschoben wird, wird die Oberfläche des Schiebers an der mindestens einen Dichteinrichtung, welche den Absperrraum gegenüber dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt abdichtet, vorbeibewegt.If the shut-off device is designed as a shut-off slide, the shut-off body is a slide which essentially has the shape of a flat plate. The slide is arranged in the shut-off space in one plane and the through-opening is made in the slide, oriented transversely to the plane. By means of the actuator, the slide with the through-opening can be displaced in the plane in which the slide is arranged. Moving the slider can also include a rotation of the slider about an axis of rotation oriented parallel to the through-opening. When the slide is moved by means of the actuator, the surface of the slide is moved past the at least one sealing device, which seals the shut-off space from the inflow section and/or the outflow section.

Aufgrund der drehbaren oder verschiebbaren Lagerung des Absperrkörpers ist eine Mehrzahl verschiedener Stellungen des Absperrkörpers einstellbar. Wenn der Absperrkörper drehbar ist, wie oben beschrieben, unterscheiden sich diese verschiedenen Stellungen im Wesentlichen durch die Orientierung der in dem Absperrkörper ausgebildeten Durchgangsöffnung bezüglich des Zuströmabschnitts und des Abströmabschnitts. Wenn der Absperrkörper verschiebbar ist, wie oben beschrieben, unterscheiden sich diese verschiedenen Stellungen im Wesentlichen durch die Parallelverschiebung der in dem Absperrkörper ausgebildeten Durchgangsöffnung bezüglich des Zuströmabschnitts und des Abströmabschnitts.Due to the rotatable or displaceable mounting of the shut-off body, a plurality of different positions of the shut-off body can be set. If the shut-off body is rotatable, as described above, these different positions differ essentially in the orientation of the through-opening formed in the shut-off body with respect to the inflow section and the outflow section. If the shut-off body is displaceable, as described above, these different positions differ essentially by the parallel displacement of the through-opening formed in the shut-off body with respect to the inflow section and the outflow section.

Der Absperrkörper kann inkrementell oder stufenlos drehbar oder verschiebbar in dem Absperrraum gelagert sein, so dass eine beliebige Anzahl von Stellungen des Absperrkörpers einstellbar sein kann. Wenn in einer Stellung des Absperrkörpers der mindestens eine Zuströmabschnitt und/oder der mindestens eine Abströmabschnitt von der Oberfläche des Absperrkörpers abgedeckt sind/ist und diese somit fluidal voneinander separiert sind, befindet sich der Absperrkörper in der geschlossenen Stellung. In der geschlossenen Stellung der Absperrvorrichtung dichtet die mindestens eine Dichteinrichtung den Absperrraum gegenüber dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt ab. Zu diesem Zweck wirkt die Dichteinrichtung mit dem Absperrkörper und dem Gehäuse zusammen. Weitere Einzelheiten der Dichteinrichtung werden im Folgenden noch beschrieben.The shut-off body can be mounted in the shut-off space in an incrementally or steplessly rotatable or displaceable manner, so that any number of positions of the shut-off body can be set. If in one position of the shut-off body the at least one inflow section and/or the at least one outflow section is/are covered by the surface of the shut-off body and these are thus fluidly separated from one another, the shut-off body is in the closed position. In the closed position of the shut-off device, the at least one sealing device seals the shut-off space from the inflow section and/or the outflow section. For this purpose, the sealing device interacts with the shut-off body and the housing. Further details of the sealing device are described below.

Wenn in einer Stellung des Absperrkörpers der mindestens eine Zuströmabschnitt und der mindestens eine Abströmabschnitt nicht von der Oberfläche des Absperrkörpers abgedeckt ist, sondern durchströmbar verbunden sind, befindet sich der Absperrkörper in einer geöffneten Stellung, in welcher eine Fluidströmung in der Fluidleitung, in welche die Absperrvorrichtung integriert ist, freigegeben ist. In der geöffneten Stellung des Absperrkörpers sind die Durchgangsöffnung, der Zuströmabschnitt, der Abströmabschnitt und die mindestens eine Dichteinrichtung vorzugsweise entlang einer gleichen oder zumindest parallelen oder im Wesentlichen parallelen Achse angeordnet. Eine Orientierung entlang einer solchen Achse wird im Folgenden als koaxiale Richtung bezeichnet.If the at least one inflow section and the at least one outflow section are not in one position of the shut-off body Surface of the shut-off body is covered, but are connected through a flow, the shut-off body is in an open position in which a fluid flow in the fluid line, in which the shut-off device is integrated, is released. In the open position of the shut-off body, the through-opening, the inflow section, the outflow section and the at least one sealing device are preferably arranged along an identical or at least parallel or essentially parallel axis. An orientation along such an axis is referred to below as the coaxial direction.

Wie weiter oben beschrieben, ist es möglich, dass die Absperrvorrichtung mehr als einen Zuströmabschnitt und/oder mehr als einen Abströmabschnitt aufweist. In diesem Fall können mehrere geöffnete Stellungen durch den Absperrkörper eingenommen werden. Wenn beispielsweise zwei Zuströmabschnitte und zwei Abströmabschnitte vorgesehen sind, ist der Absperrkörper in eine erste geöffnete Stellung bringbar, in welcher der erste Zuströmabschnitt mit dem ersten Abströmabschnitt durchströmbar verbunden ist. Alternativ ist der Absperrkörper in eine zweite geöffnete Stellung bringbar, in welcher der zweite Zuströmabschnitt mit dem zweiten Abströmabschnitt durchströmbar verbunden ist. Es können auch weitere Zuströmabschnitte und/oder Abströmabschnitte vorgesehen sein, welche zu entsprechend der vorstehenden Beschreibung weiteren geöffneten Stellungen des Absperrkörpers führen können.As described above, it is possible for the shut-off device to have more than one inflow section and/or more than one outflow section. In this case, several open positions can be taken by the shut-off body. If, for example, two inflow sections and two outflow sections are provided, the shut-off body can be brought into a first open position, in which the first inflow section is connected to the first outflow section so that a flow can take place. Alternatively, the shut-off body can be brought into a second open position, in which the second inflow section is connected to the second outflow section so that a flow can take place. Further inflow sections and/or outflow sections can also be provided, which can lead to further open positions of the shut-off body in accordance with the above description.

Zur Montage und Demontage des Absperrkörpers und/oder der Dichteinrichtung kann das Gehäuse mindestens eine von außen zugängliche und verschließbare Öffnung aufweisen. Durch diese Öffnung kann auch das Stellglied zum Drehen des Absperrkörpers aus dem Gehäuse herausgeführt sein.For the assembly and disassembly of the shut-off body and/or the sealing device, the housing can have at least one opening that is accessible and can be closed from the outside. The actuator for rotating the shut-off body can also be led out of the housing through this opening.

Wenn das Gehäuse mehrteilig ausgebildet ist, kann das Gehäuse derart gestaltet sein, dass zunächst der Absperrkörper und/oder die Dichteinrichtung in einem Teilelement oder verschiedenen Teilelementen des Gehäuses angeordnet werden und die Mehrzahl der Teilelemente mit dem darin angeordneten Absperrkörper und/oder der darin angeordneten Dichteinrichtung anschließend zu dem Gehäuse zusammengesetzt wird. Beispielsweise kann das Gehäuse aus einer Mehrzahl von Teilelementen ausgebildet sein, wobei ein erstes Teilelement den Absperrraum umfasst, ein zweites Teilelement den Zuströmabschnitt umfasst und ein drittes Teilelement den Abströmabschnitt umfasst, und wobei die Teilelemente mit dem Zuströmabschnitt und dem Abströmabschnitt beispielsweise jeweils mittels einer Flanschverbindung mit dem den Absperrraum umfassenden Teilelement verbunden werden können. In diesem Fall kann der Absperrkörper beispielsweise durch eine verschließbare Öffnung oder eine der Flanschverbindungen in den Absperrraum eingebracht werden. Und die mindestens eine Dichteinrichtung kann in dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt angeordnet werden, bevor die Teilelemente des Gehäuses miteinander verbunden werden.If the housing is designed in several parts, the housing can be designed in such a way that first the shut-off body and/or the sealing device are arranged in a sub-element or different sub-elements of the housing and the majority of the sub-elements with the shut-off body arranged therein and/or the sealing device arranged therein is then assembled to form the housing. For example, the housing can be formed from a plurality of sub-elements, with a first sub-element comprising the shut-off space, a second sub-element comprising the inflow section and a third sub-element comprising the outflow section, and the sub-elements being connected to the inflow section and the outflow section, for example by means of a flange connection can be connected to the sub-element comprising the shut-off space. In this case, the shut-off body can be introduced into the shut-off space, for example, through a closable opening or one of the flange connections. And the at least one sealing device can be arranged in the inflow section and/or the outflow section before the partial elements of the housing are connected to one another.

Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe weist die Dichteinrichtung der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung mindestens ein ringförmiges Dichtelement und eine ringförmige, glattflächige Membran auf. Das Dichtelement und die Membran sind den Zuströmabschnitt und/oder den Abströmabschnitt umschließend in dem Gehäuse angeordnet. Insbesondere sind das Dichtelement und die Membran koaxial mit dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt in dem Gehäuse angeordnet. Dabei liegt das Dichtelement mit einer Dichtfläche an der zum Zuströmabschnitt oder zum Abströmabschnitt weisenden Oberfläche des Absperrkörpers an. Ferner sind das Dichtelement, die Membran, der Absperrkörper und das Gehäuse dichtend miteinander zusammenwirkend angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt, dichten das Dichtelement und die Membran den Absperrraum gegenüber dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt ab, indem das Dichtelement mit der Dichtfläche dichtend an dem Absperrkörper anliegt und die Membran jeweils zumindest mit einem Abschnitt dichtend an dem Dichtelement und an dem Gehäuse anliegt.To solve the above-mentioned problem, the sealing device of the shut-off device according to the invention has at least one ring-shaped sealing element and a ring-shaped, smooth-surfaced membrane. The sealing element and the membrane are arranged in the housing, enclosing the inflow section and/or the outflow section. In particular, the sealing element and the membrane are arranged coaxially with the inflow section and/or the outflow section in the housing. The sealing element rests with a sealing surface on the surface of the shut-off body pointing toward the inflow section or the outflow section. Furthermore, the sealing element, the membrane, the shut-off body and the housing are arranged to interact with one another in a sealing manner. In other words, the sealing element and the membrane seal the shut-off space from the inflow section and/or the outflow section, in that the sealing element rests with the sealing surface in a sealing manner on the shut-off body and the membrane in each case with at least one section in a sealing manner on the sealing element and on the housing applied.

Der Absperrkörper und das Dichtelement sind aus verschleißfesten Materialien gebildet. Insbesondere wird auf folgende Materialpaarungen aus Absperrkörper und Dichtelement verwiesen:

  1. 1. Oberflächengehärtete Materialien;
  2. 2. Mit Hartbeschichtungen versehene Oberfläche, z.B. HVOF-.B eschichtungen (High Velocity Oxygen Fuel)
The shut-off body and the sealing element are made of wear-resistant materials. In particular, reference is made to the following material pairings of shut-off body and sealing element:
  1. 1. Surface hardened materials;
  2. 2. Surface provided with hard coatings, e.g. HVOF coatings (High Velocity Oxygen Fuel)

Beispielsweise können der Absperrkörper und/oder das Dichtelement aus einem Metall oder einer Legierung, insbesondere Stahl, gebildet sein. Wenn der Absperrkörper und das Dichtelement aus einem Metall oder einer Legierung gebildet sind, wird die Absperrvorrichtung in der Praxis als Absperrvorrichtung mit metallischer Dichtung bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch für Absperrvorrichtungen geeignet ist, bei welchen der der Absperrkörper und/oder das Dichtelement nicht aus einem Metall oder einer Legierung, sondern aus anderen verschleißfesten Materialien gebildet sind/ist. Beispielsweise können der Absperrkörper und/oder das Dichtelement aus einem keramischen Werkstoff oder einem verschleißfesten Verbundwerkstoff gebildet sein. Der verschleißfeste Verbundwerkstoff kann insbesondere ein Metall, eine Legierung oder einen keramischen Werkstoff enthalten.For example, the shut-off body and/or the sealing element can be made of a metal or an alloy, in particular steel. When the obturator body and the sealing member are formed of a metal or an alloy, the obturator is in practice referred to as a metallic-seal obturator. It is pointed out that the invention is also suitable for shut-off devices in which the shut-off body and/or the sealing element are/is not formed from a metal or an alloy but from other wear-resistant materials. For example, the shut-off body and/or the sealing element can be formed from a ceramic material or a wear-resistant composite material. The wear-resistant composite material can in particular contain a metal, an alloy or a ceramic material.

Die Dichtfläche ist wie das Dichtelement ringförmig ausgebildet und kann einen größeren Durchmesser aufweisen als die Durchgangsöffnung in dem Absperrkörper. Dadurch kann die Dichtfläche in der geöffneten Stellung des Absperrkörpers die Durchgangsöffnung dichtend umschließen.Like the sealing element, the sealing surface is ring-shaped and can have a larger diameter than the through-opening in the shut-off body. As a result, the sealing surface can enclose the through-opening in a sealing manner when the shut-off body is in the open position.

Die ringförmige, glattflächige Membran ist eine ringförmige Dichtung mit einer im Vergleich zu dem ringförmigen Dichtelement geringen Wandstärke in der koaxialen Richtung. Glattflächig bedeutet, dass die Membran in einem entlang des Durchmessers gebildeten Querschnitt eine ebene oder einfach gekrümmte Form aufweist, d.h. nur in einer Richtung gekrümmt ist. Von der glattflächigen Membran ist insbesondere eine Membran mit mehr als einer Krümmung im Querschnitt abzugrenzen, also beispielsweise eine im Querschnitt zweifach gekrümmte oder gewellt ausgebildete Dichtung. Die ringförmige, glattflächige Membran ist elastisch verformbar und derart in dem Gehäuse angeordnet, dass zumindest ein von dem Absperrkörper abgewandter Oberflächenabschnitt der Membran mit dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt fluidal verbunden ist. Dadurch kann ein Fluid in der Fluidleitung, in welcher die Absperrvorrichtung integriert ist, an dem von dem Absperrkörper abgewandten Oberflächenabschnitt der Membran anstehen und eine zum Absperrkörper gerichtete Kraft auf die Membran ausüben. Diese Kraft kann auf das ringförmige Dichtelement übertragen werden, welches aufgrund der übertragenen Kraft schließlich mit der Dichtfläche gegen den Absperrkörper gedrückt wird.The annular smooth-faced diaphragm is an annular seal having a small wall thickness in the coaxial direction compared to the annular sealing member. Smooth surface means that the membrane in has a planar or simply curved shape in a cross-section formed along the diameter, ie curved in only one direction. In particular, a membrane with more than one curvature in the cross section is to be distinguished from the smooth-surfaced membrane, ie, for example, a seal with a double curved or corrugated cross section. The ring-shaped, smooth-surfaced membrane is elastically deformable and is arranged in the housing in such a way that at least one surface section of the membrane facing away from the shut-off body is fluidly connected to the inflow section and/or the outflow section. As a result, a fluid in the fluid line in which the shut-off device is integrated can be present on the surface section of the membrane facing away from the shut-off body and exert a force on the membrane that is directed toward the shut-off body. This force can be transmitted to the ring-shaped sealing element, which is finally pressed against the shut-off body with the sealing surface due to the transmitted force.

Für eine hohe Kraftübertragung von der Membran auf das ringförmige Dichtelement können die Membran und das ringförmige Dichtelement in der koaxialen Richtung sich zumindest teilweise überlagernd angeordnet sein. Insbesondere kann ein Bereich der Membran mit dem von dem Absperrkörper abgewandten und mit dem Zuströmabschnitt oder dem Abströmabschnitt fluidal verbundenen Oberflächenabschnitt des Dichtelements in der koaxialen Richtung überlagernd angeordnet sein. In diesem Fall kann die elastisch verformbare Membran von dem Fluiddruck teilweise an den Oberflächenabschnitt der von dem Absperrkörper abgewandten Seite des Dichtelements angedrückt werden. Das Dichtelement wird dann mit der Dichtfläche gegen den Absperrkörper gedrückt. Somit ist es möglich, dass eine Dichtwirkung zwischen der Membran und dem Dichtelement sowie zwischen dem Dichtelement und dem Absperrkörper allein durch ein an der Membran anstehendes Fluid erzielt wird. Eine feste Verbindung zwischen der Membran und dem Dichtelement ist dabei nicht zwingend erforderlich. Zusätzlich kann auch das ringförmige Dichtelement einen Oberflächenabschnitt aufweisen, der derart ausgebildet ist, dass das Dichtelement direkt von dem Fluiddruck gegen den Absperrkörper gedrückt wird.For a high power transmission from the membrane to the annular sealing element, the membrane and the annular sealing element can be arranged at least partially superimposed in the coaxial direction. In particular, a region of the membrane can be arranged superimposed in the coaxial direction on the surface section of the sealing element that faces away from the shut-off body and is fluidly connected to the inflow section or the outflow section. In this case, the elastically deformable membrane can be partially pressed by the fluid pressure against the surface section of the side of the sealing element facing away from the shut-off body. The sealing element is then pressed against the shut-off body with the sealing surface. It is thus possible for a sealing effect between the membrane and the sealing element and between the sealing element and the shut-off body to be achieved solely by a fluid present at the membrane. A fixed connection between the membrane and the sealing element is not absolutely necessary. In addition, the annular sealing element can also have a surface section which is designed such that the sealing element is pressed directly against the shut-off body by the fluid pressure.

Durch die erfindungsgemäße Absperrvorrichtung wird eine einfache Montage ermöglicht, da die Absperrvorrichtung nur wenige Bestandteile, insbesondere in der Dichteinheit, aufweist. Ferner können durch die Absperrvorrichtung eine besonders hohe Dichtwirkung sowie eine hohe Zuverlässigkeit der Dichtwirkung erzielt werden. Insbesondere ermöglichen die Ausbildung und Anordnung der glattflächigen Membran eine Aufnahme von hohen, auf die Dichteinrichtung wirkenden Fluiddrücken. Das ist vorteilhaft, weil die erfindungsgemäße Absperrvorrichtung dadurch in einem weiten Druckbereich bis zu hohen Fluiddrücken anwendbar ist. Mit steigendem Fluiddruck wird die Dichtwirkung verbessert, weil die Dichtfläche des ringförmigen Dichtelements mit einer höheren Kraft gegen den Absperrkörper gedrückt wird. Bei hohen Fluiddrücken ist die Ausbildung des Absperrkörpers und des ringförmigen Dichtelements aus verschleißfesten Materialen geeignet, um einen geringen Verschleiß, eine hohe Dichtwirkung und eine lange Standzeit der Absperrvorrichtung zu erzielen.The shut-off device according to the invention enables simple assembly, since the shut-off device has only a few components, particularly in the sealing unit. Furthermore, a particularly high sealing effect and high reliability of the sealing effect can be achieved by the shut-off device. In particular, the design and arrangement of the smooth-surfaced membrane enable absorption of high fluid pressures acting on the sealing device. This is advantageous because the shut-off device according to the invention can be used in a wide pressure range up to high fluid pressures. With increasing fluid pressure, the sealing effect is improved because the sealing surface of the ring-shaped sealing element is pressed against the shut-off body with a higher force. At high fluid pressures, the construction of the shut-off body and the annular sealing element from wear-resistant materials is suitable in order to achieve low wear, a high sealing effect and a long service life for the shut-off device.

Bei einer geeigneten Weiterbildung der Absperrvorrichtung können eine Wirkfläche 1 auf der von dem Absperrkörper abgewandten Seite des Dichtelements und eine Wirkfläche 2 auf einer dem Absperrkörper zugewandten Seite des Dichtelements in fluidaler Verbindung mit dem Absperrraum ausgebildet sein und fluidal von dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt getrennt sein. Dabei ist die Wirkfläche 1 größer ist als die Wirkfläche 2.In a suitable development of the shut-off device, an effective surface 1 can be formed on the side of the sealing element facing away from the shut-off body and an effective surface 2 can be formed on a side of the sealing element facing the shut-off body in fluid connection with the shut-off space and fluidly separated from the inflow section and/or the outflow section be. The effective area 1 is larger than the effective area 2.

Die von dem Absperrkörper abgewandte Seite des Dichtelements weist einen oder mehrere Abschnitte auf, welcher/welche in fluidaler Verbindung mit dem Absperrraum steht/stehen und senkrecht oder geneigt zu der koaxialen Richtung ausgerichtet sein kann/können. Bei senkrechter Ausrichtung verläuft die Normale auf die Wirkfläche parallel zu der koaxialen Richtung. Wenn dieser Abschnitt/diese Abschnitte senkrecht zu der koaxialen Richtung ausgerichtet ist, ist dieser Abschnitt/sind diese Abschnitte die Wirkfläche 1. Wenn dieser Abschnitt/diese Abschnitte gegenüber der koaxialen Richtung geneigt ausgerichtet ist/sind, kann er/können sie in zwei virtuelle Flächenkomponenten aufgeteilt werden, wobei die erste virtuelle Flächenkomponente senkrecht zur koaxialen Richtung ausgerichtet ist und die zweite virtuelle Flächenkomponente orthogonal dazu ausgerichtet ist. In diesem Fall ist die senkrecht zur koaxialen Richtung orientierte virtuelle Flächenkomponente die Wirkfläche 1. Beispielsweise kann die Wirkfläche 1 der oben beschriebene Oberflächenabschnitt der von dem Absperrkörper abgewandten Seite des Dichtelements sein, mit dem ein Bereich der Membran überlagernd angeordnet ist. Alternativ kann die Wirkfläche 1 ein Teilbereich dieses Oberflächenabschnitts sein.The side of the sealing element facing away from the shut-off body has one or more sections which is/are in fluid connection with the shut-off space and can be oriented perpendicularly or inclined to the coaxial direction. In the case of vertical alignment, the normal to the active surface runs parallel to the coaxial direction. If this section(s) is/are perpendicular to is aligned with the coaxial direction, this section/these sections is the effective surface 1. When this section/these sections is/are oriented inclined with respect to the coaxial direction, it/they can be divided into two virtual surface components, the first virtual surface component is oriented perpendicular to the coaxial direction and the second virtual surface component is oriented orthogonal thereto. In this case, the virtual surface component oriented perpendicular to the coaxial direction is the effective surface 1. For example, the effective surface 1 can be the above-described surface section of the side of the sealing element facing away from the shut-off body, with which a region of the membrane is arranged superimposed. Alternatively, the active surface 1 can be a partial area of this surface section.

Die dem Absperrkörper zugewandte Seite des Dichtelements weist entsprechend der vorstehenden Beschreibung ebenfalls einen in fluidaler Verbindung mit dem Absperrraum stehenden, parallel oder geneigt zu der koaxialen Richtung ausgerichteten Abschnitt auf, welcher die Wirkfläche 2 umfasst. Die Wirkfläche 2 ist der Wirkfläche 1 entgegengerichtet angeordnet und sie ist kleiner als die Wirkfläche 1.According to the above description, the side of the sealing element facing the shut-off body also has a section which is in fluid communication with the shut-off space, is oriented parallel or inclined to the coaxial direction and comprises the effective surface 2 . The effective surface 2 is arranged in the opposite direction to the effective surface 1 and is smaller than the effective surface 1.

Die Wirkfläche 1 und die Wirkfläche 2 sind fluidal von dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt getrennt. Beispielsweise kann die Trennung mittels der zwischen dem Dichtelement und dem Gehäuse angeordneten Membran erfolgen. Zum Zweck der fluidalen Trennung kann die Membran mit dem Dichtelement verbunden sein. Einige Möglichkeiten zur Verbindung der Membran mit dem Dichtelement werden weiter unten im Detail beschrieben.The active surface 1 and the active surface 2 are fluidly separated from the inflow section and/or the outflow section. For example, the separation can take place by means of the membrane arranged between the sealing element and the housing. For the purpose of fluid separation, the membrane can be connected to the sealing element. Some options for connecting the membrane to the sealing element are described in detail below.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausbildung des Dichtelements mit der Wirkfläche 1 und der Wirkfläche 2 wird das Dichtelement selbst dann gegen den Absperrkörper gepresst, wenn ein hoher Innendruck in dem Absperrraum vorliegt. Denn die Wirkfläche 1, über welche der Innendruck eine Kraft in Richtung des Absperrkörpers ausübt, ist größer ist als die Wirkfläche 2, über welche der Innendruck eine vom Absperrkörper weg gerichtete Kraft ausübt. Somit wirkt die Absperrvorrichtung selbst dann abdichtend, wenn Fluid in den Absperrraum eingedrungen ist. In der Praxis wird diese Funktion als "Double-Piston-Funktion" bezeichnet. Die "Double-Piston-Funktion" kann vorteilhaft genutzt werden, wenn in einer Absperrvorrichtung einströmseitig und abströmseitig ein Dichtelement mit "Double-Piston-Funktion" eingesetzt ist. Versagt in einem solchen Fall das eine Dichtelement, beispielsweise einströmseitig, kommt es zu einem Durchströmen des Absperrraums, so dass das andere Dichtelement aufgrund der "Double-Piston-Funktion" ein Durchströmen des Fluides von der Einströmseite zur Abströmseite verhindert. Es existiert damit eine doppelte Barriere, die zu einer erhöhten Sicherheit der Armatur führt.Due to the configuration of the sealing element with the effective surface 1 and the effective surface 2 as described above, the sealing element is pressed against the shut-off body even when there is a high internal pressure in the shut-off space. Because the effective surface 1, over which the internal pressure exerts a force in the direction of the shut-off body, is greater than that Effective surface 2, over which the internal pressure exerts a force directed away from the shut-off body. The shut-off device thus has a sealing effect even when fluid has penetrated into the shut-off space. In practice, this function is referred to as the "double piston function". The “double-piston function” can be used to advantage if a sealing element with a “double-piston function” is used on the inflow and outflow sides of a shut-off device. If one sealing element fails in such a case, for example on the inflow side, the shut-off chamber will flow through, so that the other sealing element prevents the fluid from flowing through from the inflow side to the outflow side due to the "double piston function". There is thus a double barrier, which leads to increased safety of the valve.

Bei einer weiteren praktischen Ausbildung der Absperrvorrichtung ist die ringförmige Membran auf der von dem Absperrkörper abgewandten Seite des Dichtelements radial innenseitig mit einem radial innenseitigen Bereich des ringförmigen Dichtelements verbunden. Der radial innenseitige Bereich des ringförmigen Dichtelements umfasst insbesondere die innere Hälfte der von dem Absperrkörper abgewandten Seite des Dichtelements und vorzugsweise das innere Drittel beginnend vom radial inneren Umfang. Es ist nicht erforderlich, die Membran mit dem gesamten radial innenseitigen Bereich des Dichtelements zu verbinden. Es genügt, wenn die Membran radial innenseitig im radial innenseitigen Bereich des Dichtelements mit dem Dichtelement verbunden ist. Die Verbindung kann in der Umfangsrichtung kontinuierlich oder punktuell ausgebildet sein. Die Verbindung kann ferner vollständig dichtend oder nicht vollständig dichtend ausgebildet sein. Um eine vollständig dichtende Verbindung herzustellen, wird die Verbindung vorzugsweise durch eine kontinuierliche, umlaufende Schweißnaht erzeugt.In a further practical embodiment of the shut-off device, the ring-shaped membrane on the side of the sealing element facing away from the shut-off body is connected radially on the inside to a radially inside region of the ring-shaped sealing element. The radially inner area of the annular sealing element includes in particular the inner half of the side of the sealing element facing away from the shut-off body and preferably the inner third starting from the radially inner circumference. It is not necessary to connect the membrane to the entire radially inner area of the sealing element. It is sufficient if the membrane is connected to the sealing element on the radially inner side in the radially inner area of the sealing element. The connection may be continuous or punctiform in the circumferential direction. The connection can also be designed to be completely sealed or not completely sealed. In order to produce a completely sealed connection, the connection is preferably produced by a continuous, circumferential weld seam.

Wie weiter oben beschrieben, ist die vorstehend beschriebene Verbindung der Membran mit dem Dichtelement für die Dichtwirkung der Absperrvorrichtung nicht zwingend erforderlich. Denn wenn die Membran und das Dichtelement in der koaxialen Richtung zumindest teilweise überlagernd angeordnet sind, kann ein auf den vom Absperrkörper abgewandten Oberflächenabschnitt der Membran wirkendes Fluid die Membran gegen das Dichtelement und das Dichtelement gegen den Absperrkörper drücken. Die Verbindung der Membran mit dem Dichtelement kann allerdings die Dichtwirkung der Absperrvorrichtung erhöhen, insbesondere dann, wenn ein geringer Fluiddruck auf die Membran wirkt und die Verbindung vollständig dichtend ausgebildet ist. Zusätzlich kann aufgrund der Verbindung die Montage der Absperrvorrichtung vereinfacht sein, weil wenige Bestandteile der Dichteinrichtung bestimmungsgemäß zu positionieren sind. Die Verbindung zwischen der Membran und dem Dichtelement ist ferner geeignet, um den Absperrraum auf zuverlässige Weise fluidal von dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt zu trennen und somit eine "Double-Piston-Funktion" mit der Absperrvorrichtung erzielen zu können. Dabei erzielt die radial innenseitige Verbindung der Membran mit dem radial innenseitigen Bereich des ringförmigen Dichtelements eine fluidale Verbindung eines großen Abschnitts der von dem Absperrkörper abgewandten Seite des Dichtelements und somit eine Ausbildung einer großen Wirkfläche 1. Über eine große Wirkfläche 1 kann eine große Kraft von einem in den Absperrraum eingedrungenen Fluid auf das Dichtelement in Richtung des Absperrkörpers wirken.As described above, the above-described connection of the membrane to the sealing element is not absolutely necessary for the sealing effect of the shut-off device. Because if the membrane and the sealing element in the coaxial direction at least partially are arranged superimposed, a fluid acting on the surface section of the membrane facing away from the shut-off body can press the membrane against the sealing element and the sealing element against the shut-off body. However, the connection of the membrane to the sealing element can increase the sealing effect of the shut-off device, in particular when a low fluid pressure acts on the membrane and the connection is designed to be completely sealed. In addition, due to the connection, assembly of the shut-off device can be simplified because fewer components of the sealing device have to be positioned as intended. The connection between the membrane and the sealing element is also suitable for reliably separating the shut-off space fluidically from the inflow section and/or the outflow section and thus being able to achieve a “double-piston function” with the shut-off device. The radially inner connection of the membrane with the radially inner area of the annular sealing element achieves a fluid connection of a large section of the side of the sealing element facing away from the shut-off body and thus the formation of a large effective surface 1. A large effective surface 1 can exert a large force from a fluid which has penetrated into the shut-off chamber can act on the sealing element in the direction of the shut-off body.

In der Praxis können die ringförmige Membran und das Dichtelement stoffschlüssig und/oder durch Klemmen miteinander verbunden sein. Durch stoffschlüssige Verbindung kann auf einfache Weise eine vollständig abdichtende Verbindung realisiert werden. Beispielsweise können die Membran und das Dichtelement mit einer Schweißverbindung, einer Lötverbindung und/oder einer Klebeverbindung miteinander verbunden sein. Wenn das Dichtelement und die Membran aus dem gleichen Material gebildet sind, ist auch möglich, das Dichtelement und die Membran einstückig auszubilden. Dadurch kann eine zusätzliche Verbindung vermieden werden, allerdings ist die einstückige Ausbildung in der Praxis nur schwierig herstellbar. Alternativ können die ringförmige Membran und das Dichtelement auch mittels einer Klemmverbindung, d.h. durch Verpressen, miteinander verbunden sein. Eine solche Verbindung ist bei einer Demontage der Absperrvorrichtung leicht und zerstörungsfrei lösbar. In diesem Zusammenhang wird auch auf die Möglichkeit verwiesen, die Membran mittels einer Klemm- und/oder Schraubverbindung mit einem im Gehäuse angeordneten Lager zu fixieren.In practice, the annular membrane and the sealing element can be bonded together and/or by clamping. A completely sealing connection can be realized in a simple manner by means of a materially bonded connection. For example, the membrane and the sealing element can be connected to one another with a welded connection, a soldered connection and/or an adhesive connection. If the sealing element and the membrane are formed from the same material, it is also possible to form the sealing element and the membrane in one piece. As a result, an additional connection can be avoided, but the one-piece design is difficult to produce in practice. Alternatively, the ring-shaped membrane and the sealing element can also be connected to one another by means of a clamping connection, ie by pressing. Such a connection is at easily and non-destructively detachable after dismantling the shut-off device. In this context, reference is also made to the possibility of fixing the membrane to a bearing arranged in the housing by means of a clamping and/or screw connection.

Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform kann die ringförmige Membran radial außenseitig formschlüssig und/oder kraftschlüssig gegenüber dem Gehäuse fixiert sein. Eine formschlüssige Fixierung der Membran in radialer Richtung kann beispielsweise durch einen Absatz in dem Gehäuse, an welchem die ringförmige Membran in radialer Richtung anliegt, erzielt werden. Eine formschlüssige Fixierung der Membran in der koaxialen Richtung kann beispielsweise durch eine Schraubenverbindung, eine Bolzenverbindung oder durch die Anordnung eines Montageelements an der Membran erzielt werden. Auf das Montageelement wird weiter unten detaillierter eingegangen. Eine kraftschlüssige Fixierung der Membran in der koaxialen Richtung kann beispielsweise erzielt werden, indem die Membran in radialer Richtung das Gehäuse eingepresst ist.In a further practical embodiment, the ring-shaped membrane can be fixed radially on the outside in a positive and/or non-positive manner with respect to the housing. A form-fitting fixation of the membrane in the radial direction can be achieved, for example, by a step in the housing on which the ring-shaped membrane rests in the radial direction. A form-fit fixing of the membrane in the coaxial direction can be achieved, for example, by a screw connection, a bolt connection or by arranging a mounting element on the membrane. The mounting element will be discussed in more detail below. A non-positive fixing of the membrane in the coaxial direction can be achieved, for example, by the membrane being pressed into the housing in the radial direction.

In der Praxis kann die Dichteinrichtung mindestens ein elastisches Element aufweisen, welches derart angeordnet ist, dass es das Dichtelement mit einer Kraft Fd gegen den Absperrkörper drückt. Das elastische Element kann in dem Gehäuse gelagert sein. Es kann direkt oder indirekt mit einer Kraft Fd auf das Dichtelement wirken. Mit dem elastischen Dichtelement können die Dichtwirkung und die Zuverlässigkeit der Absperrvorrichtung erhöht werden. Denn wenn die Dichteinrichtung das elastische Element aufweist, kann die das Dichtelement gegen den Absperrkörper drückende Kraft von einem Fluid und/oder von dem elastischen Element hervorgerufen werden. Das elastische Element kann beispielsweise eine in dem Gehäuse gelagerte und gegen das Dichtelement drückende Druckfeder sein. Zusätzlich oder alternativ kann das elastische Element eine in dem Gehäuse gelagerte und gegen die Membran drückende Druckfeder sein. Wenn die Druckfeder gegen die Membran drückt, kann die Kraft der Druckfeder von der Membran auf das Dichtelement übertragen werden. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass das elastische Element als Dauermagnet oder ein Elektromagnet ausgebildet ist, welcher das Dichtelement gegen den Absperrkörper drückt. Wenn das elastische Element ein Magnet ist, enthält das Dichtelement zumindest eine magnetisch beeinflussbare Zone. Beispielsweise können das elastische Element und das Dichtelement einander entgegen gerichtete Magneten sein.In practice, the sealing device can comprise at least one elastic element which is arranged in such a way that it presses the sealing element against the obturator with a force Fd. The elastic element can be mounted in the housing. It can act directly or indirectly with a force Fd on the sealing element. The sealing effect and the reliability of the shut-off device can be increased with the elastic sealing element. Because if the sealing device has the elastic element, the force pressing the sealing element against the shut-off body can be caused by a fluid and/or by the elastic element. The elastic element can be, for example, a compression spring mounted in the housing and pressing against the sealing element. Additionally or alternatively, the elastic element can be a compression spring mounted in the housing and pressing against the membrane. When the compression spring presses against the membrane, the force of the compression spring can be transmitted from the membrane to the sealing element. Additionally or alternatively, it is also possible that the elastic element is designed as a permanent magnet or an electromagnet, which presses the sealing element against the shut-off body. If the elastic element is a magnet, the sealing element contains at least one zone that can be influenced magnetically. For example, the elastic element and the sealing element can be oppositely directed magnets.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Membran in ihrem bestimmungsgemäßen Einbauzustand zusätzlich oder alternativ mechanisch vorgespannt und so angeordnet sein, dass das Dichtelement mittels der Membran gegen den Absperrkörper gedrückt wird. Die mechanische Vorspannung wird erzielt, indem die Membran in der bestimmungsgemäßen Anordnung in der Absperrvorrichtung gegenüber einem entspannten Zustand der Membran außerhalb der Absperrvorrichtung elastisch verformt ist. Beispielsweise kann die Membran in einem entspannten Zustand außerhalb der Absperrvorrichtung im Querschnitt eine einfach gekrümmte Form aufweisen. In der bestimmungsgemäßen Anordnung der Membran in der Absperrvorrichtung kann die Membran elastisch zu einer im Querschnitt ebenen oder zumindest im Wesentlichen ebenen Membran verformt sein. Alternativ kann die Membran in einem entspannten Zustand außerhalb der Absperrvorrichtung im Querschnitt eine ebene Form aufweisen und im bestimmungsgemäßen Einbauzustand einfach gekrümmte sein. Die elastische Verformung erzeugt eine in die entspannte Form gerichtete Rückstellkraft. Mit dieser Rückstellkraft kann das Dichtelement zusätzlich oder alternativ gegen den Absperrkörper gedrückt werden, weil die Membran jeweils zumindest mit einem Abschnitt an dem Dichtelement und an dem Gehäuse anliegt.In a further embodiment, the membrane can additionally or alternatively be mechanically prestressed in its intended installed state and arranged in such a way that the sealing element is pressed against the shut-off body by means of the membrane. The mechanical prestressing is achieved by the membrane being elastically deformed in the intended arrangement in the shut-off device compared to a relaxed state of the membrane outside the shut-off device. For example, in a relaxed state outside the shut-off device, the membrane can have a simple curved shape in cross section. In the intended arrangement of the membrane in the shut-off device, the membrane can be elastically deformed into a membrane that is flat or at least essentially flat in cross section. Alternatively, the membrane can have a planar cross-section outside the shut-off device in a relaxed state and be simply curved in the intended installed state. The elastic deformation creates a restoring force directed into the relaxed shape. With this restoring force, the sealing element can additionally or alternatively be pressed against the shut-off body, because at least one section of the membrane rests on the sealing element and on the housing.

Das Dichtelement kann in der Praxis auf der von dem Absperrkörper abgewandten Seite zumindest teilweise derart in Richtung des Absperrkörpers geneigt und/oder gekrümmt sein, dass ein Spaltmaß zwischen dem Dichtelement und der Membran in radialer Richtung zunimmt. Es kann demgemäß ein Spalt zwischen dem Abschnitt der der von dem Absperrkörper abgewandten Seite des Dichtelements und der Membran existieren, welcher in radialer Richtung größer wird. Beispielsweise kann ein Oberflächenabschnitt der von dem Absperrkörper abgewandten Seite des Dichtelements, mit welchem die Membran überlagernd angeordnet ist, in Richtung des Absperrkörpers geneigt und/oder gekrümmt sein. Wenn sich ein Fluid in dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt befindet und mit einem Fluiddruck auf den von dem Absperrkörper abgewandten Oberflächenabschnitt der Membran drückt, kann die Membran aufgrund des in der radialen Richtung zunehmenden Spaltmaßes mit zunehmendem Fluiddruck langsam gegen das Dichtelement gedrückt werden. Im Ergebnis kann eine schlagartige Belastung der Absperrvorrichtung, beispielsweise wenn ein Fluid innerhalb einer kurzen Zeit den Zuströmabschnitt und/oder den Abströmabschnitt flutet, verhindert werden.In practice, the sealing element can be at least partially inclined and/or curved in the direction of the shut-off body on the side facing away from the shut-off body such that a gap dimension between the sealing element and the membrane increases in the radial direction. Accordingly, there can be a gap between the section of the side of the sealing element facing away from the shut-off body and the membrane exist, which increases in the radial direction. For example, a surface section of the side of the sealing element facing away from the shut-off body, with which the membrane is arranged superimposed, can be inclined and/or curved in the direction of the shut-off body. If a fluid is in the inflow section and/or the outflow section and presses with a fluid pressure on the surface section of the membrane facing away from the shut-off body, the membrane can be slowly pressed against the sealing element due to the increasing gap size in the radial direction with increasing fluid pressure. As a result, a sudden load on the shut-off device, for example if a fluid floods the inflow section and/or the outflow section within a short time, can be prevented.

Die Dichteinrichtung kann bei einer Ausführungsform radial außenseitig ein dicht gegenüber dem Gehäuse angeordnetes Montageelement aufweisen, welches die Membran radial außenseitig in dem Gehäuse fixiert. Für die Fixierung der Membran in dem Gehäuse weisen das Montageelement und die Membran einen gemeinsamen Kontaktbereich auf, welcher dicht ausgebildet ist. Das Montageelement und das Gehäuse können insbesondere geometrisch komplementär ausgebildet sein, so dass das Montageelement in einer vordefinierten Position und/oder Lage in dem Gehäuse anordenbar ist. Aufgrund des Montageelements werden eine einfache Montage und eine sichere Fixierung der Membran in der Absperrvorrichtung ermöglicht. Das Montageelement kann beispielsweise ein koaxial mit der Membran und dem Dichtelement in dem Gehäuse angeordneter Ring sein, welcher die Membran in der radialen Richtung ohne oder mit geringem Spiel umgreift. Ferner kann das Montageelement die Membran in der koaxialen Richtung dichtend gegen das Gehäuse drücken.In one embodiment, the sealing device can have a mounting element which is arranged radially on the outside and is arranged tightly opposite the housing and which fixes the membrane in the housing radially on the outside. For fixing the membrane in the housing, the mounting element and the membrane have a common contact area, which is designed to be sealed. The mounting element and the housing can in particular be designed to be geometrically complementary, so that the mounting element can be arranged in a predefined position and/or location in the housing. Due to the assembly element, simple assembly and secure fixing of the membrane in the shut-off device are made possible. The mounting element can be, for example, a ring which is arranged coaxially with the membrane and the sealing element in the housing and which surrounds the membrane in the radial direction with little or no play. Furthermore, the mounting member can tightly press the diaphragm against the housing in the coaxial direction.

In der Praxis kann das Montageelement insbesondere lösbar in dem Gehäuse fixiert sein. Beispielsweise kann es mittels einer Schraubenverbindung und/oder einer Bolzenverbindung in dem Gehäuse angeordnet sein. Durch die lösbare Fixierung des Montageelements ist es möglich, die Dichteinrichtung vollständig oder teilweise aus der Absperrvorrichtung zu entnehmen, beispielsweise um Wartungsarbeiten durchzuführen und/oder Komponenten der Dichteinrichtung auszuwechseln.In practice, the mounting element can in particular be detachably fixed in the housing. For example, it can be done by means of a screw connection and/or a bolt connection in the housing be arranged. The detachable fixing of the mounting element makes it possible to remove the sealing device completely or partially from the shut-off device, for example in order to carry out maintenance work and/or to replace components of the sealing device.

Weiter zusätzlich oder alternativ kann das Montageelement auf einer von dem Absperrkörper abgewandten Seite einen umlaufenden, hervorragenden Absatz aufweisen, welcher in einer in dem Gehäuse komplementär ausgebildeten Nut angeordnet ist. In diesem Fall ist zusätzlich ein umlaufendes statisches Dichtelement in der Nut angeordnet. Durch den Absatz und die Nut kann das Montageelement einfach in der bestimmungsgemäßen Position angeordnet werden. Aufgrund des umlaufenden statischen Dichtelements und der dicht ausgebildeten Kontaktfläche zwischen dem Montageelement und der Membran ist der Absperrraum sicher gegenüber dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt abgedichtet. Das umlaufende statische Dichtelement kann beispielsweise ein statischer Dichtring sein.Furthermore, additionally or alternatively, the mounting element can have a peripheral, projecting shoulder on a side facing away from the shut-off body, which shoulder is arranged in a complementary groove in the housing. In this case, a circumferential static sealing element is additionally arranged in the groove. The mounting element can be easily arranged in the intended position by means of the shoulder and the groove. Due to the peripheral static sealing element and the tightly formed contact surface between the mounting element and the membrane, the shut-off space is securely sealed off from the inflow section and/or the outflow section. The peripheral static sealing element can be a static sealing ring, for example.

In der Praxis können die ringförmige Membran und das Montageelement stoffschlüssig und/oder durch Klemmen miteinander verbunden sein. Insbesondere bei stoffschlüssiger Verbindung ist die gemeinsame Kontaktfläche zwischen der Membran und dem Montageelement besonders zuverlässig dichtend ausgebildet. Bei klemmender Verbindung ist die Montage und Demontage der Dichteinrichtung besonders einfach und zerstörungsfrei möglich.In practice, the annular membrane and the mounting member may be bonded and/or clamped together. The common contact surface between the membrane and the mounting element is designed to provide a particularly reliable seal, particularly in the case of a materially bonded connection. In the case of a clamped connection, the sealing device can be assembled and disassembled in a particularly simple and non-destructive manner.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Membran aus einem Metall, einer Legierung oder einem Kunststoff gebildet sein. Die Membran kann auch ein Komposit dieser Werkstoffe aufweisen. Eine Membran aus einem Metall oder einer Legierung, insbesondere Stahl, kann eine hohe Festigkeit, eine geeignete elastische Verformbarkeit und/oder einen hohen Verschleißwiderstand aufweisen. Eine Membran aus einem Kunststoff kann äußerst korrosionsbeständig sein. Ein Komposit aus einem Metall und einem Kunststoff kann die vorteilhaften Eigenschaften der beiden Werkstoffe kombinieren.In a further embodiment, the membrane can be formed from a metal, an alloy or a plastic. The membrane can also have a composite of these materials. A diaphragm made of a metal or an alloy, in particular steel, can have high strength, suitable elastic deformability and/or high wear resistance. A membrane made of a plastic can be extremely corrosion resistant. A composite of a metal and a plastic can combine the beneficial properties of both materials.

Die Membran kann, wie vorstehend beschrieben, als ringförmige Membran ausgebildet sein. Alternativ kann die Membran in der Praxis als ein Paket aus einer Mehrzahl von parallel angeordneten Blechen gebildet sein. Die in dem Paket parallel angeordneten Bleche weisen dann jeweils die Form eines in der koaxialen Richtung flachen Rings auf, wobei die Gesamtstärke der in dem Paket angeordneten Bleche im Querschnitt im Wesentlichen identisch mit der Wandstärke einer aus einem einzelnen Ring gebildete Membran sein kann. Die parallel angeordneten Bleche können sich bei einer Belastung aufgrund eines auf die Membran wirkenden Fluiddrucks in der koaxialen Richtung gegeneinander abstützen und in der radialen Richtung gegeneinander verschieben. Dadurch wird eine besonders hohe elastische Verformbarkeit in Kombination mit einer hohen Festigkeit der Membran erzielt.As described above, the membrane can be designed as an annular membrane. Alternatively, the membrane may in practice be formed as a pack of a plurality of sheets arranged in parallel. The sheets arranged in parallel in the pack then each have the shape of a ring which is flat in the coaxial direction, it being possible for the total thickness of the sheets arranged in the pack to be substantially identical in cross-section to the wall thickness of a membrane formed from a single ring. The metal sheets arranged in parallel can be supported against one another in the coaxial direction and can be displaced against one another in the radial direction under a load due to a fluid pressure acting on the diaphragm. This achieves a particularly high elastic deformability in combination with a high strength of the membrane.

Die Absperrvorrichtung kann in der Praxis für mindestens einen der folgenden Parameterbereiche ausgelegt sein:

  • Nennweite der Fluidleitung: 0,5" bis 56";
  • Druck in der Fluidleitung: Vakuum bis 1500 bar;
  • Temperatur des Fluids in der Fluidleitung: -200°C bis +650°C.
In practice, the shut-off device can be designed for at least one of the following parameter ranges:
  • Fluid Line Size: 0.5" to 56";
  • Pressure in the fluid line: vacuum up to 1500 bar;
  • Temperature of the fluid in the fluid line: -200°C to +650°C.

Zusätzlich oder alternativ kann die Absperrvorrichtung in der Praxis als Kugelhahn ausgebildet sein. Der Absperrkörper kann dann im Wesentlichen die Form einer Kugel aufweisen. Wenn die Absperrvorrichtung als Kugelhahn ausgebildet ist, kann dieser zusätzlich oder alternativ zu dem Zuströmabschnitt und/oder dem Abströmabschnitt einen Schleusenstutzen zum Einschleusen und Ausschleusen von Gegenständen und/oder Medien in die Durchgangsöffnung aufweisen.In addition or as an alternative, the shut-off device can in practice be designed as a ball valve. The shut-off body can then essentially have the shape of a sphere. If the shut-off device is in the form of a ball valve, this can additionally or alternatively to the inflow section and/or the outflow section have a sluice port for introducing and discharging objects and/or media into the passage opening.

Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1
eine erfindungsgemäße Absperrvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform als Absperrhahn in einer Ansicht eines Längsschnitts durch den Absperrhahn mit dem Absperrkörper in der geöffneten Stellung;
Fig. 2a
eine Detaildarstellung des in Fig. 1 mit Z gekennzeichneten Bereichs bei einer Belastung der Dichteinrichtung durch ein Fluid in dem Zuströmabschnitt;
Fig. 2b
eine Detaildarstellung des in Fig. 1 mit Z gekennzeichneten Bereichs bei einer Belastung der Dichteinrichtung durch ein Fluid in dem Absperrraum;
Fig. 3
eine Detaildarstellung einer alternativen Ausführungsform des in Fig. 1 mit Z gekennzeichneten Bereichs;
Fig. 4
eine Detaildarstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des in Fig. 1 mit Z gekennzeichneten Bereichs.
Further practical embodiments and advantages of the invention are described below in connection with the drawings. Show it:
1
a shut-off device according to the invention according to a first embodiment as a shut-off valve in a view of a longitudinal section through the shut-off valve with the shut-off body in the open position;
Figure 2a
a detailed representation of the in 1 area marked Z when the sealing device is loaded by a fluid in the inflow section;
Figure 2b
a detailed representation of the in 1 area marked Z when the sealing device is loaded by a fluid in the shut-off space;
3
a detailed representation of an alternative embodiment of in 1 area marked Z;
4
a detailed representation of a further alternative embodiment of the in 1 area marked Z.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung als Absperrhahn in einer Ansicht eines Längsschnitts entlang einer Mittelebene durch die Absperrvorrichtung. Die Absperrvorrichtung weist ein mehrteilig ausgebildetes Gehäuse 10 mit einem ersten Gehäuseteil 10a und einem zweiten Gehäuseteil 10b auf. Beide Gehäuseteile 10a, 10b sind mit einer Mehrzahl von Schraubenverbindungen lösbar und dichtend miteinander verbunden. In dem Gehäuse 10 ist ein von den beiden Gehäuseteilen 10a, 10b umgebener Absperrraum 12 ausgebildet, in welchem ein aus Stahl gebildeter im Wesentlichen drehsymmetrischer Absperrkörper 14 drehbar angeordnet ist. In Fig. 1 ist der Absperrkörper 14 in einer geöffneten Stellung mit einer den Absperrkörper 14 in der gezeigten Längsschnittebene durchragenden, zylindrischen Durchgangsöffnung 16 gezeigt. figure 1 shows an embodiment of the shut-off device according to the invention as a shut-off valve in a view of a longitudinal section along a central plane through the shut-off device. The shut-off device has a multi-part housing 10 with a first housing part 10a and a second housing part 10b. Both housing parts 10a, 10b are detachably and sealingly connected to one another with a plurality of screw connections. In the housing 10 there is a shut-off space 12 surrounded by the two housing parts 10a, 10b, in which a shut-off body 14 made of steel and essentially rotationally symmetrical is rotatably arranged. In 1 is the shut-off body 14 in an open position with a den Shut-off body 14 shown in the longitudinal sectional plane shown projecting through, cylindrical through-opening 16.

Durch eine Öffnung auf einer in der Fig. 1 oberen Seite des Gehäuses 10 ist ein mit dem Absperrkörper 14 oberseitig drehfest verbundenes Stellglied 18 aus dem Gehäuse 10 herausgeführt. Dabei ist die drehfeste Verbindung zwischen dem Absperrkörper 14 und dem Stellglied 18 mittels einer lösbaren Schraubenverbindung realisiert. Das Stellglied 18 ist orthogonal zu der Durchgangsöffnung 16 angeordnet, so dass der Absperrkörper 14 und die Durchgangsöffnung 16 von der in Fig. 1 gezeigten geöffneten Stellung mittels des Stellglieds 18 um eine gemeinsame Drehachse des Absperrkörpers und des Stellglieds 18 in eine geschlossene Stellung (nicht dargestellt) gedreht werden kann. Beispielsweise kann das Stellglied 18 mit einem motorisch oder manuell betätigbaren Aktor (nicht dargestellt) verbunden sein, welcher eine Drehung des Stellglieds 18 und des Absperrkörpers 14 ausführt.Through an opening on one in the 1 On the upper side of the housing 10 , an actuator 18 connected in a rotationally fixed manner to the shut-off body 14 on the upper side is led out of the housing 10 . The non-rotatable connection between the shut-off body 14 and the actuator 18 is realized by means of a detachable screw connection. The actuator 18 is arranged orthogonally to the passage opening 16, so that the shut-off body 14 and the passage opening 16 from the in 1 shown open position by means of the actuator 18 can be rotated about a common axis of rotation of the shut-off body and the actuator 18 in a closed position (not shown). For example, the actuator 18 can be connected to an actuator (not shown) that can be actuated by a motor or manually, which rotates the actuator 18 and the shut-off body 14 .

Zum Zweck eines leichtgängigen Drehens des Absperrkörpers 14 ist dieser unterseitig und oberseitig in zwei in dem Gehäuse 10 fixierten Radiallagern 19a, 19b gelagert. Auch das Stellglied 18 ist mittels Lagern in dem Gehäuse 10 gelagert.For the purpose of smooth rotation of the shut-off body 14, it is mounted on the underside and on the top in two radial bearings 19a, 19b fixed in the housing 10. The actuator 18 is also mounted in the housing 10 by means of bearings.

In der in Fig. 1 gezeigten, geöffneten Stellung des Absperrkörpers 14 ist die Durchgangsöffnung 16 fluidal mit einem zylindrischen Zuströmabschnitt 20 und einem zylindrischen Abströmabschnitt 22 verbunden. An dem freien Ende des Zuströmabschnitts 20 und an dem freien Ende des Abströmabschnitts 22 kann jeweils ein Abschnitt einer Fluidleitung (nicht dargestellt) angeschlossen werden. Die Absperrvorrichtung ist somit in eine Fluidleitung integrierbar und durch den stromaufwärts des Absperrraums 12 gelegenen Zuströmabschnitt 20 kann ein Fluid aus der Fluidleitung in die Absperrvorrichtung strömen. Wenn der Absperrkörper 14 in der geöffneten Stellung angeordnet ist, kann das Fluid durch den stromabwärts des Absperrraums 12 gelegenen Abströmabschnitt 22 aus der Absperrvorrichtung abströmen.in the in 1 shown, open position of the shut-off body 14, the through-opening 16 is fluidly connected to a cylindrical inflow section 20 and a cylindrical outflow section 22. A section of a fluid line (not shown) can be connected to the free end of the inflow section 20 and to the free end of the outflow section 22 . The shut-off device can thus be integrated into a fluid line and a fluid can flow from the fluid line into the shut-off device through the inflow section 20 located upstream of the shut-off space 12 . When the shut-off body 14 is arranged in the open position, the fluid can flow out of the shut-off device through the outflow section 22 located downstream of the shut-off space 12 .

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist der zylindrische Zuströmabschnitt 20 in dem ersten Teilelement 10a des mehrteiligen Gehäuses 10 und der zylindrische Abströmabschnitt 22 in dem zweiten Teilelement 10b des mehrteiligen Gehäuses 10 ausgebildet. Der Zuströmabschnitt 20 und der Abströmabschnitt 22 sind entlang einer gemeinsamen, zentral durch diese beiden zylindrischen Abschnitte 20, 22 verlaufenden und gerade ausgebildeten Längsachse angeordnet und sie liegen einander - getrennt durch den Absperrraum 12 - gegenüber.In the embodiment described here, the cylindrical inflow section 20 is formed in the first partial element 10a of the multi-part housing 10 and the cylindrical outflow section 22 is formed in the second partial element 10b of the multi-part housing 10 . The inflow section 20 and the outflow section 22 are arranged along a common straight longitudinal axis running centrally through these two cylindrical sections 20, 22 and they are located opposite one another—separated by the shut-off space 12.

In der geschlossenen Stellung des Absperrkörpers (nicht gargestellt) ist der Absperrkörper 14 derart um die Drehachse in dem Absperrraum 12 gedreht, dass der Zuströmabschnitt 20 und der Abströmabschnitt 22 fluidal von dem Absperrraum 12 getrennt sind. Es kann dann kein Fluid von dem Zuströmabschnitt 20 durch die Durchgangsöffnung 16 in den Abströmabschnitt 22 strömen.In the closed position of the shut-off body (not shown), the shut-off body 14 is rotated about the axis of rotation in the shut-off chamber 12 such that the inflow section 20 and the outflow section 22 are fluidically separated from the shut-off chamber 12 . No fluid can then flow from the inflow section 20 through the through-opening 16 into the outflow section 22 .

In der geöffneten und in der geschlossenen Stellung des Absperrkörpers 14 dichtet eine erste Dichteinrichtung 24 den Absperrraum 12 gegenüber dem Zuströmabschnitt 20 und eine zweite Dichteinrichtung 25 den Absperrraum 12 gegenüber dem Abströmabschnitt 22 ab. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Absperrvorrichtung sind die erste und die zweite Dichteinrichtung 24, 25 identisch ausgeführt. Die folgende Beschreibung der ersten Dichteinrichtung 24 gilt daher ebenfalls für die zweite Dichteinrichtung 25, wobei der Zuströmabschnitt 20 dann durch den Abströmabschnitt 22 ersetzt ist.In the open and in the closed position of the shut-off body 14 , a first sealing device 24 seals the shut-off space 12 from the inflow section 20 and a second sealing device 25 seals the shut-off space 12 from the outflow section 22 . In the embodiment of the shut-off device described here, the first and the second sealing device 24, 25 are identical. The following description of the first sealing device 24 therefore also applies to the second sealing device 25 , the inflow section 20 then being replaced by the outflow section 22 .

Die Figuren 2a und 2b zeigen einen Ausschnitt der Dichteinrichtung 24 anhand von Detaildarstellungen des in Fig. 1 mit Z gekennzeichneten Bereichs. Die Figuren 2a und 2b sind im Wesentlichen identisch. Sie unterscheiden sich lediglich durch unterschiedliche, schematisch mit Pfeilen dargestellte und nachfolgend beschriebene Belastungsfälle der Dichteinrichtung 24. In Fig. 2a ist die Dichteinrichtung 24 durch ein Fluid in dem Zuströmabschnitt 20 belastet, wohingegen die Dichteinrichtung 24 in Fig. 2b durch ein Fluid in dem Absperrraum 12 belastet ist. Im Folgenden wird zunächst die Dichteinrichtung 24 ohne Berücksichtigung von Belastungsfällen beschrieben. Auf die beiden Belastungsfälle wird weiter unten im Detail eingegangen.The Figures 2a and 2b show a section of the sealing device 24 based on detailed illustrations of the 1 area marked Z. The Figures 2a and 2b are essentially identical. They differ only in the different loading cases of the sealing device 24, shown schematically with arrows and described below Figure 2a the sealing device 24 is loaded by a fluid in the inflow section 20, whereas the sealing device 24 in Figure 2b is loaded by a fluid in the shut-off space 12. In the following, the sealing device 24 is first described without taking load cases into account. The two load cases are discussed in detail below.

Die Dichteinrichtung 24 der hier beschriebenen und in den Figuren 2a und 2b gezeigten Ausführungsform umfasst ein ringförmiges Dichtelement 26, eine ringförmige, glattflächige Membran 28, eine Mehrzahl von elastischen Elementen 36 sowie ein Montageelement 38.The sealing device 24 of the described here and in the Figures 2a and 2b The embodiment shown comprises an annular sealing element 26, an annular, smooth-surfaced membrane 28, a plurality of elastic elements 36 and a mounting element 38.

Das ringförmige Dichtelement 26 ist bei der hier beschriebenen Ausführungsform als Sitzring aus Stahl ausgebildet. Der in den Figuren 2a und 2b gezeigte Querschnitt des Dichtelements 26 basiert auf einer im Wesentlichen quadratischen Grundform, wobei insbesondere eine radial innere und zum Absperrkörper 14 weisende Ecke sowie eine von dem Absperrkörper 14 abgewandte Seite von der quadratischen Grundform abweichen. Die von dem Absperrkörper 14 abgewandte Seite ist mit einem Oberflächenabschnitt in Richtung des Absperrkörpers 14 geneigt. Die radial innere und zum Absperrkörper 14 weisende Ecke weist einen Abschnitt mit einer Oberfläche auf, die zu der Oberfläche des Absperrkörpers 14 komplementär ausgebildet ist. Mit dieser komplementären Geometrie liegt das Dichtelement 26 mit der Oberfläche dichtend an dem Absperrkörper 14 an. Diese Oberfläche bildet somit eine ringförmige Dichtfläche 30 entlang der Umfangsrichtung des Dichtelements 26. Da der Absperrkörper 14 und das Dichtelement 26 aus Stahl gebildet sind, ist die Dichteinrichtung 24 eine metallische Dichtung, welche besonders verschleißbeständig ist.In the embodiment described here, the annular sealing element 26 is designed as a seat ring made of steel. The in the Figures 2a and 2b The cross section of the sealing element 26 shown is based on an essentially square basic shape, with a radially inner corner pointing towards the shut-off body 14 and a side facing away from the shut-off body 14 deviating from the square basic shape. The side facing away from the shut-off body 14 has a surface section that is inclined in the direction of the shut-off body 14 . The corner which is radially inner and faces the shut-off body 14 has a section with a surface which is designed to be complementary to the surface of the shut-off body 14 . With this complementary geometry, the surface of the sealing element 26 is in sealing contact with the shut-off body 14 . This surface thus forms an annular sealing surface 30 along the circumferential direction of the sealing element 26. Since the shut-off body 14 and the sealing element 26 are made of steel, the sealing device 24 is a metallic seal which is particularly wear-resistant.

Die ringförmige, glattflächige Membran 28 ist in dem Ausführungsbeispiel ebenfalls aus Stahl gebildet und weist eine gemeinsame Mittelachse mit dem ringförmigen Dichtelement 26 auf, welche identisch mit der Längsachse des Zuströmabschnitts 20 ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind das Dichtelement 26 und die Membran 28 koaxial zueinander und mit dem Zuströmabschnitt 20 in dem Gehäuse 10 angeordnet.The ring-shaped, smooth-surfaced membrane 28 is also made of steel in the exemplary embodiment and has a common center axis with the ring-shaped sealing element 26 , which is identical to the longitudinal axis of the inflow section 20 . In other words, the sealing element 26 and the membrane 28 are arranged coaxially with one another and with the inflow section 20 in the housing 10 .

Die Membran 28 weist in der hier beschriebenen und gezeigten Ausführungsform einen rechteckigen Querschnitt auf. Außerdem weist die Membran 28 glattflächig ausgebildete Oberflächen auf. Ferner weist die Membran im Vergleich zu dem Dichtelement 26 in der koaxialen Richtung eine geringe Wandstärke auf, weshalb die Membran 28 im Gegensatz zu dem Dichtelement 26 biegeelastisch verformbar ist. Radial außenseitig ist die Membran 28 mittels des weiter unten beschriebenen Montageelements 38 in dem Gehäuse 10 fixiert. Radial innenseitig ist die Membran 28 auf der von dem Absperrkörper 14 abgewandten Seite des Dichtelements 26 stoffschlüssig mit einem radial innenseitigen Bereich des Dichtelements 26 verbunden. Diese Verbindung ist in der Umfangsrichtung kontinuierlich und vollständig dichtend ausgebildet. Das Dichtelement 26 und die Membran 28 sind derart ausgebildet und angeordnet, dass ein an der Verbindung beginnender und in radialer Richtung ausgebildeter Abschnitt der Membran 28 einen in einer von dem Absperrkörper 14 abgewandten Seite des Dichtelements 26 enthaltenen Oberflächenabschnitt in der koaxialen Richtung überlagert. Der von der Membran 28 überlagerte Oberflächenabschnitt des Absperrkörpers 26 umfasst den in Richtung des Absperrkörpers 14 geneigten Oberflächenabschnitt der von dem Absperrkörper 14 abgewandten Seite des Dichtelements 26.In the embodiment described and shown here, the membrane 28 has a rectangular cross section. In addition, the membrane 28 has smooth-surfaced surfaces. Furthermore, compared to the sealing element 26, the membrane has a small wall thickness in the coaxial direction, which is why the membrane 28, in contrast to the sealing element 26, is elastically deformable. The membrane 28 is fixed radially on the outside in the housing 10 by means of the mounting element 38 described further below. On the radially inner side, the membrane 28 is cohesively connected to a radially inner-side region of the sealing element 26 on the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14 . This connection is continuous and fully sealed in the circumferential direction. The sealing element 26 and the membrane 28 are designed and arranged in such a way that a section of the membrane 28 starting at the connection and formed in the radial direction overlays a surface section contained in a side of the sealing element 26 remote from the shut-off body 14 in the coaxial direction. The surface section of the shut-off body 26 overlaid by the membrane 28 comprises the surface section, which is inclined in the direction of the shut-off body 14, on the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14.

Das Montageelement 38 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet. Der Innendurchmesser des Montageelements 38 ist größer als der Außendurchmesser des Dichtelements 26, so dass es möglich ist, das Montageelement 38 radial außenseitig um das Dichtelement 26 und somit raumsparend in dem Gehäuse 10 anzuordnen. Das Montageelement ist in dieser Lage mittels einer Mehrzahl von Montageschrauben 39 in dem Gehäuse 10 fixiert. Radial außen und auf einer von dem Absperrkörper 14 abgewandten Seite ist das Montageelement 38 im Wesentlichen komplementär zu dem Gehäuse 10 ausgebildet. Dabei weisen das Montageelement 38 auf der von dem Absperrkörper 14 abgewandten Seite einen hervorragenden Absatz 40 und das Gehäuse 10 eine Nut 42 auf. In der bestimmungsgemäßen Anordnung des Montageelements 38 drückt die Mehrzahl der Montageschrauben 39 das Montageelement 38 gegen das Gehäuse 10. In der Folge drückt der hervorragende Absatz 40 ein als Dichtring ausgebildetes statisches Dichtelement 44 derart in die Nut 42, dass eine dichte Verbindung zwischen dem Montageelement 38 und dem Gehäuse 10 hergestellt ist. Das Montageelement 38 drückt dabei auch die ringförmige Membran 28 radial außenseitig gegen das Gehäuse 10. Durch das Andrücken der Membran 28 mit dem Montageelement 38 wird zwischen dem Membran 28 und dem Montageelement 38 eine dichtende Pressverbindung hergestellt.The mounting element 38 is also ring-shaped. The inside diameter of the mounting element 38 is larger than the outside diameter of the sealing element 26, so that it is possible to arrange the mounting element 38 radially on the outside around the sealing element 26 and thus in the housing 10 in a space-saving manner. In this position, the mounting element is fixed in the housing 10 by means of a plurality of mounting screws 39 . The mounting element 38 is designed to be essentially complementary to the housing 10 radially on the outside and on a side facing away from the shut-off body 14 . The mounting element 38 has a protruding shoulder 40 on the side facing away from the shut-off body 14 and the housing 10 has a groove 42 . In the intended arrangement of the mounting element 38, the majority of the mounting screws 39 presses the mounting element 38 against the Housing 10. As a result, the protruding shoulder 40 presses a static sealing element 44 designed as a sealing ring into the groove 42 in such a way that a tight connection between the mounting element 38 and the housing 10 is produced. The mounting element 38 also presses the annular membrane 28 radially on the outside against the housing 10. By pressing the membrane 28 with the mounting element 38, a sealing press connection is produced between the membrane 28 and the mounting element 38.

Auf einer von dem Absperrkörper 14 abgewandten Seite der Membran 28 ist die Mehrzahl von elastischen Elementen 36 angeordnet. Die elastischen Elemente 36 sind als Druckfedern ausgebildet. Dabei sind die Druckfedern äquidistant um den Zuströmkanal 20 angeordnet und derart ausgerichtet, dass sie mit einer Federkraft Fd auf den von dem Absperrkörper 14 abgewandten Oberflächenabschnitt der Membran 28 drücken, welcher das Dichtelement 26 in der koaxialen Richtung überlagert. Dadurch wird das Dichtelement 26 mit der Federkraft Fd gegen den Absperrkörper 14 gedrückt.The plurality of elastic elements 36 is arranged on a side of the membrane 28 facing away from the shut-off body 14 . The elastic elements 36 are designed as compression springs. The compression springs are arranged equidistantly around the inflow channel 20 and aligned in such a way that they press with a spring force Fd on that surface section of the membrane 28 which is remote from the shut-off body 14 and overlays the sealing element 26 in the coaxial direction. As a result, the sealing element 26 is pressed against the shut-off body 14 with the spring force Fd.

Die elastischen Elemente 36 sind bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Absperrvorrichtung in Vertiefungen eines optionalen Tragrings 37 angeordnet. Der Tragring 37 ist koaxial zu der Membran 28 um dem Zuströmabschnitt 20 in dem Gehäuse 10 angeordnet. Bei einer alternativen Ausführungsform der Absperrvorrichtung ist es möglich, auf den Tragring 37 zu verzichten und die elastischen Elemente 36 beispielsweise in direkt in das Gehäuse 10 eingebrachten Vertiefungen anzuordnen. Dadurch wird die Anzahl der Elemente der Absperrvorrichtung reduziert. Bei Verwendung des Tragrings 37 vereinfacht sich jedoch die Montage der elastischen Elemente 36.In the embodiment of the shut-off device described here, the elastic elements 36 are arranged in recesses of an optional support ring 37 . The support ring 37 is arranged coaxially with the membrane 28 around the inflow section 20 in the housing 10 . In an alternative embodiment of the shut-off device, it is possible to dispense with the support ring 37 and to arrange the elastic elements 36, for example, in depressions made directly in the housing 10. This reduces the number of elements of the shut-off device. When using the support ring 37, however, the assembly of the elastic elements 36 is simplified.

Zwischen einem von dem Absperrkörper 14 abgewandten Oberflächenabschnitt der Membran 28 und dem Tragring 37 ist ein Spalt ausgebildet, welcher fluidal mit dem Zuströmabschnitt 20 in Verbindung steht. Der Spalt ist derart schmal dimensioniert, dass zwar ein Fluid aus der Fluidleitung in den Spalt einströmen kann, die Membran 28 jedoch bei einer aus der Richtung des Absperrkörpers 14 auf die Membran 28 wirkenden Kraft über den schmalen Spalt hinweg elastisch gegen den Tragring 37 angedrückt werden kann. Wenn ein Fluid aus der Fluidleitung in den Spalt eindringt, übt es über den von dem Absperrkörper 14 abgewandten Oberflächenabschnitt der Membran 28 einen Druck auf die Membran 28 in Richtung des Absperrkörpers aus. Die elastisch verformbare Membran 28 kann somit gegen den Oberflächenabschnitt der von dem Absperrkörper 14 abgewandten Seite des Dichtelements 26, welchen sie überlagert, gedrückt werden und das Dichtelement 26 mit der Dichtfläche 30 gegen den Absperrkörper 14 drücken. Dadurch kann eine Dichtwirkung zwischen der Membran 28 und dem Dichtelement 26 sowie zwischen dem Dichtelement 26 und dem Absperrkörper 14 allein durch ein an der Membran 28 anstehendes Fluid erzielt werden. Aufgrund des in Richtung des Absperrkörpers 14 geneigten Oberflächenabschnitts der von dem Absperrkörper 14 abgewandten Seite des Dichtelements 26 wird eine Kontaktfläche zwischen der Membran 28 und dem Dichtelement 26 mit steigendem Druck größer. Die das Dichtelement 26 gegen den Absperrkörper 14 drückende Kraft wird somit erhöht, wenn der Fluiddruck von dem Fluid auf die Membran 26 zunimmt.Between a surface section of the membrane 28 facing away from the shut-off body 14 and the support ring 37 there is a gap which is in fluid communication with the inflow section 20 . The gap is dimensioned so narrow that although a fluid from the Fluid line can flow into the gap, but the membrane 28 can be pressed elastically against the support ring 37 across the narrow gap with a force acting on the membrane 28 from the direction of the shut-off body 14 . When a fluid from the fluid line penetrates into the gap, it exerts a pressure on the membrane 28 in the direction of the shut-off body via the surface section of the membrane 28 facing away from the shut-off body 14 . The elastically deformable membrane 28 can thus be pressed against the surface section of the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14, which it overlays, and press the sealing element 26 with the sealing surface 30 against the shut-off body 14. As a result, a sealing effect between the membrane 28 and the sealing element 26 and between the sealing element 26 and the shut-off body 14 can be achieved solely by a fluid present at the membrane 28 . Because the surface section of the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14 is inclined in the direction of the shut-off body 14, a contact surface between the membrane 28 and the sealing element 26 becomes larger with increasing pressure. The force pressing the sealing element 26 against the shut-off body 14 is thus increased as the fluid pressure from the fluid on the diaphragm 26 increases.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Absperrvorrichtung weist die von dem Absperrkörper 14 abgewandte Seite des Dichtelements 26 eine Wirkfläche 1 32 und eine dem Absperrkörper zugewandte Seite des Dichtelements 26 eine Wirkfläche 2 34 auf. Dabei ist die Wirkfläche 1 32 größer als die Wirkfläche 2 34.In the embodiment of the shut-off device described here, the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14 has an active surface 132 and a side of the sealing element 26 facing the shut-off body has an active surface 234 . The effective area 1 32 is larger than the effective area 2 34.

Die Wirkfläche 1 32 ist die Flächenkomponente der von dem Absperrkörper 14 abgewandten Seite des Dichtelements 26, welche senkrecht zu der koaxialen Richtung ausgerichtet ist und mit dem Absperrraum 12 in fluidaler Verbindung steht. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Wirkfläche 1 32 der Anteil des Oberflächenabschnitts der von dem Absperrkörper 14 abgewandten Seite des Dichtelements 26, mit welchem die Membran 28 überlagernd angeordnet ist und über welchen eine parallel zur koaxialen Richtung wirkende Kraft ausgeübt werden kann.The effective surface 132 is the surface component of the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14, which is aligned perpendicular to the coaxial direction and is in fluid communication with the shut-off space 12. In other words, the effective area 132 is the proportion of the surface section of the side of the sealing element 26 facing away from the shut-off body 14, with which the membrane 28 is superimposed and over which a force acting parallel to the coaxial direction can be exerted.

Durch die mit dem Dichtelement 26 dichtend verbundene Membran 26 sind der Absperrraum 12, die Wirkfläche 1 32 und die Wirkfläche 2 34 fluidal von dem Zuströmabschnitt getrennt. Wenn sich ein Fluid in dem Absperrraum 12 befindet, kann das Fluid in den Bereich zwischen dem Dichtelement 26 und der Membran 28 bis zu deren Verbindung eindringen und dort über die Wirkfläche 1 32 eine in Richtung des Absperrkörpers 14 gerichtete Kraft auf das Dichtelement 26 ausüben.The shut-off chamber 12, the effective surface 132 and the effective surface 234 are fluidly separated from the inflow section by the membrane 26 sealingly connected to the sealing element 26. If there is a fluid in the shut-off space 12, the fluid can penetrate into the area between the sealing element 26 and the membrane 28 up to their connection and exert a force on the sealing element 26 in the direction of the shut-off body 14 via the effective surface 132.

Die Wirkfläche 2 34 ist die Flächenkomponente der dem Absperrkörper 14 zugewandten Seite des Dichtelements 26, welche senkrecht zu der koaxialen Richtung ausgerichtet ist und mit dem Absperrraum 12 in fluidaler Verbindung steht. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Wirkfläche 2 34 der Anteil des Oberflächenabschnitts der dem Absperrkörper 14 zugewandten Seite des Dichtelements 26, über welchen ein Fluid in dem Absperrraum 12 eine parallel zur koaxialen Richtung wirkende Kraft ausüben kann. Dieser Anteil umfasst bei der hier beschriebenen Ausführungsform den in den Figuren 2a und 2b senkrecht zu der koaxialen Richtung verlaufenden Oberflächenabschnitt sowie die senkrecht zu der koaxialen Richtung ausgerichtete Flächenkomponente des geometrisch komplementär zu dem Absperrkörper 14 ausgebildeten Abschnitts. Wenn sich ein Fluid in dem Absperrraum 12 befindet, übt das Fluid über die Wirkfläche 2 34 eine von dem Absperrkörper 14 weg gerichtete Kraft auf das Dichtelement 26 aus.The effective surface 2 34 is the surface component of the side of the sealing element 26 facing the shut-off body 14 , which is aligned perpendicular to the coaxial direction and is in fluid communication with the shut-off space 12 . In other words, the effective area 2 34 is the proportion of the surface section of the side of the sealing element 26 facing the shut-off body 14, via which a fluid in the shut-off chamber 12 can exert a force acting parallel to the coaxial direction. In the embodiment described here, this proportion comprises the Figures 2a and 2b surface section running perpendicularly to the coaxial direction and the surface component oriented perpendicularly to the coaxial direction of the section designed to be geometrically complementary to the shut-off body 14 . If there is a fluid in the shut-off space 12 , the fluid exerts a force on the sealing element 26 that is directed away from the shut-off body 14 via the effective surface 234 .

Mit der vorstehend beschriebenen Dichteinrichtung 24 ist daher die "Double-Piston-Funktion" realisiert. Das bedeutet, die Dichteinrichtung 24 funktioniert (d.h. dichtet) in zwei Belastungsfällen. Sie dichtet in einem ersten Belastungsfall den Absperrraum 12 gegenüber einem Fluid in dem Zuströmabschnitt 20 ab, wie in Fig. 2a gezeigt, und sie dichtet in einem zweiten Belastungsfall den Zuströmabschnitt 20 gegenüber einem Fluid in dem Absperrraum 12 ab, wie in Fig. 2b gezeigt. Die Belastungsfälle werden im Folgenden erläutert.The “double piston function” is therefore realized with the sealing device 24 described above. This means that the sealing device 24 functions (ie seals) in two load cases. In a first load case, it seals the shut-off space 12 against a fluid in the inflow section 20, as in FIG Figure 2a shown, and it seals the inflow section 20 against a fluid in a second load case the shut-off room 12, as in Figure 2b shown. The load cases are explained below.

Wenn sich ein Fluid in dem ersten Belastungsfall in dem Zuströmabschnitt 20 befindet, kann das Fluid - wie bereits vorstehend beschrieben - in den Spalt zwischen der Membran 28 und dem Tragring 37 eindringen und einen Fluiddruck auf die von dem Absperrkörper 14 abgewandte Seite der Membran 28 ausüben. Dabei verursacht nicht der Fluiddruck auf die gesamte von dem Absperrkörper 14 abgewandte Seite der Membran 28 eine Kraft in Richtung des Absperrkörpers 14, sondern nur der Fluiddruck auf einen Abschnitt Afl1 dieser Seite. Der Abschnitt Afl1 umfasst den gesamten Umfang der ringförmigen Membran 28. In der radialen Richtung erstreckt sich der Abschnitt Afl1 von einem inneren Radius der ringförmigen Membran 28, bis zu welchem auf der radial inneren Seite des Dichtelements 26 das Fluid ansteht, bis zu einem radial äußeren Radius der Membran, bis zu welchem das Fluid dort ansteht. Der Abschnitt Afl1 erstreckt sich somit in der radialen Richtung entlang der Membran 28 von einem Punkt radial außerhalb der Innenseite des Dichtelements 26 (aufgrund eines Fluid-Gegendrucks aus dem Spalt zwischen Absperrkörper 14 und Dichtelement 26) bis hin zu einem äußeren Radius der Membran 28, bis zu dem das Fluid vordringt. Der Wirk-Fluiddruck des Abschnitts Afl1 verursacht somit eine in Richtung des Absperrkörpers 14 gerichtete Kraft Ffl1.If there is a fluid in the inflow section 20 in the first load case, the fluid can - as already described above - penetrate into the gap between the membrane 28 and the support ring 37 and exert fluid pressure on the side of the membrane 28 facing away from the shut-off body 14 . It is not the fluid pressure that causes a force in the direction of the shut-off body 14 on the entire side of the membrane 28 facing away from the shut-off body 14, but only the fluid pressure on a section Afl1 of this side. The section Afl1 encompasses the entire circumference of the annular membrane 28. In the radial direction, the section Afl1 extends from an inner radius of the annular membrane 28, up to which the fluid is present on the radially inner side of the sealing element 26, to a radially outer one Radius of the membrane up to which the fluid is present. The section Afl1 thus extends in the radial direction along the membrane 28 from a point radially outside the inside of the sealing element 26 (due to a fluid back pressure from the gap between the shut-off body 14 and the sealing element 26) to an outer radius of the membrane 28, up to which the fluid penetrates. The effective fluid pressure of section Afl1 thus causes a force Ffl1 directed in the direction of shut-off body 14 .

Die von dem Fluid in dem Zuströmabschnitt 20 verursachte Kraft Ffl1 und die von den Druckfedern 36 verursachte Kraft Fd wirken additiv auf die Membran 28 und das Dichtelement 26, so dass das Dichtelement 26 mit einer Gesamtkraft Fr1 gegen den Absperrkörper 14 gedrückt wird.The force Ffl1 caused by the fluid in the inflow section 20 and the force Fd caused by the compression springs 36 act additively on the membrane 28 and the sealing element 26, so that the sealing element 26 is pressed against the shut-off body 14 with a total force Fr1.

Wenn sich ein Fluid in dem zweiten Belastungsfall in dem Absperrraum 12 befindet, kann das Fluid gemäß Fig. 2b über die Wirkfläche 1 32 und die Wirkfläche 2 34 einen Fluiddruck auf das Dichtelement 26 ausüben. Da der Fluiddruck auf die Wirkfläche 1 und die Wirkfläche 2 identisch ist und die Wirkfläche 1 32, wie oben beschrieben, größer ist als die Wirkfläche 2 34, wird das Dichtelement 26 von dem Fluid in dem Absperrraum 12 gegen den Absperrkörper 14 gedrückt. In Fig. 2b ist die Wirkfläche 1 32 um einen Abschnitt Afl2 größer als die Wirkfläche 2 34 und der auf den Abschnitt Afl2 wirkende Fluiddruck verursacht die in Richtung des Absperrkörpers 14 gerichtete Kraft Ffl2. Der Abschnitt Afl2 umfasst den gesamten Umfang der ringförmigen Membran 28. In der radialen Richtung erstreckt sich der Abschnitt Afl2 von einem inneren Radius des Dichtelements 26, an welchem das ringförmige Dichtelement 26 mit der ringförmigen Membran 28 verbunden ist und bis zu welchem das Fluid ansteht, bis zu einem radial äußeren Radius des Dichtelements 26, welcher mit der radial inneren Grenze der Dichtfläche 30 übereinstimmt.If there is a fluid in the second load case in the shut-off space 12, the fluid according to Figure 2b A fluid pressure is exerted on the sealing element 26 via the effective surface 1 32 and the effective surface 2 34 . Since the fluid pressure on the effective surface 1 and the effective surface 2 is identical and the effective surface 1 32, as described above, is greater than the effective surface 2 34, the sealing element 26 of the fluid in the shut-off chamber 12 against the Shut-off body 14 pressed. In Figure 2b the effective area 1 32 is larger by a section Afl2 than the effective area 2 34 and the fluid pressure acting on the section Afl2 causes the force Ffl2 directed in the direction of the shut-off body 14 . The section Afl2 encompasses the entire circumference of the annular membrane 28. In the radial direction, the section Afl2 extends from an inner radius of the sealing element 26, at which the annular sealing element 26 is connected to the annular membrane 28 and up to which the fluid is present, up to a radially outer radius of the sealing element 26, which coincides with the radially inner limit of the sealing surface 30.

Die von dem Fluid in dem Absperrraum 12 verursachte Kraft Ffl2 und die von der Druckfeder 36 verursachte Kraft Fd wirken additiv auf das Dichtelement 26, welches im Ergebnis mit einer Gesamtkraft Fr2 gegen den Absperrkörper 14 gedrückt wird.The force Ffl2 caused by the fluid in the shut-off space 12 and the force Fd caused by the compression spring 36 act additively on the sealing element 26, which as a result is pressed against the shut-off body 14 with a total force Fr2.

In Fig. 3 ist eine weitere, alternative Ausführungsform der Dichteinrichtung 24 gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Zusammenhang mit den Figuren 2a und 2b beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass das Dichtelement 26' in der koaxialen Richtung eine größere Wandstärke aufweist als das in den Figuren 2a und 2b gezeigte Dichtelement 26. Durch diese größere Wandstärke bei einer ansonsten im Wesentlichen identisch ausgebildeten Absperrvorrichtung wird die Membran 28 durch das bestimmungsgemäß angeordnete Dichtelement 26' elastisch verformt. Insbesondere der Innenradius der Membran 28 wird in der koaxialen Richtung elastisch von dem Absperrkörper 14 weggedrückt, so dass die Membran 28 eine leichte Krümmung und Neigung aufweist. Dadurch ist die Breite des Spaltes zwischen der Membran 28 und dem Tragring 37 reduziert und eine in Richtung des Absperrkörpers 14 wirkende Rückstellkraft wird zusätzlich zu Kräften durch die Druckfedern 36 und zu Fluiddruckkräften von der elastisch verformten Membran 28 auf das Dichtelement 26' ausgeübt.In 3 a further, alternative embodiment of the sealing device 24 is shown. This embodiment differs from that associated with FIG Figures 2a and 2b described embodiment characterized in that the sealing element 26 'in the coaxial direction has a greater wall thickness than in the Figures 2a and 2b shown sealing element 26. Due to this greater wall thickness in an otherwise essentially identically designed shut-off device, the membrane 28 is elastically deformed by the intended arranged sealing element 26'. In particular, the inner radius of the membrane 28 is elastically pushed away from the obturator 14 in the coaxial direction, so that the membrane 28 has a slight curvature and inclination. As a result, the width of the gap between the membrane 28 and the support ring 37 is reduced and a restoring force acting in the direction of the shut-off body 14 is exerted on the sealing element 26' in addition to forces by the compression springs 36 and fluid pressure forces from the elastically deformed membrane 28.

In Fig. 4 ist eine weitere, alternative Ausführungsform der Dichteinrichtung 24 gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Zusammenhang mit den Figuren 2a und 2b beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass die Membran 28' nicht einteilig, sondern als ein Paket aus einer Mehrzahl von parallel angeordneten metallischen Blechen 46 ausgebildet ist. Die in dem Paket parallel angeordneten Bleche 46 weisen jeweils die Form eines flachen Rings auf, wobei die Bleche 46 in koaxialer Richtung übereinander gestapelt angeordnet sind. Die Gesamtstärke der in dem Paket angeordneten Bleche 46 ist im Querschnitt im Wesentlichen identisch mit der Wandstärke der Membran 28. Durch Variation der Zahl und Dimension der Bleche 46 kann die Auslegung und damit die Anpresskraft durch eine biegeelastische Rückstellkraft an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden, insbesondere wenn die Bleche 46 in einer Anordnung ähnlich wie in Figur 3 eingesetzt werden.In 4 a further, alternative embodiment of the sealing device 24 is shown. This embodiment differs from that associated with FIG Figures 2a and 2b described embodiment characterized in that the membrane 28 'is not formed in one piece, but as a package of a plurality of metal sheets 46 arranged in parallel. The metal sheets 46 arranged in parallel in the stack each have the shape of a flat ring, the metal sheets 46 being arranged stacked one on top of the other in a coaxial direction. The overall thickness of the metal sheets 46 arranged in the package is essentially identical in cross section to the wall thickness of the membrane 28. By varying the number and dimensions of the metal sheets 46, the design and thus the contact pressure can be adapted to the respective application, in particular by means of a flexible restoring force when the sheets 46 are in an arrangement similar to that shown in FIG figure 3 be used.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments. The invention is not limited to the embodiments described. It can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the person skilled in the art.

BezugszeichenlisteReference List

1010
GehäuseHousing
10a10a
erster Gehäuseteilfirst housing part
10b10b
zweiter Gehäuseteilsecond housing part
1212
Absperrraumshut-off room
1414
Absperrkörpershut-off body
1616
Durchgangsöffnungpassage opening
1818
Stellgliedactuator
19a19a
unterseitiges Radiallagerbottom radial bearing
19b19b
oberseitiges Radiallagertop radial bearing
2020
Zuströmabschnittinflow section
2222
Abströmabschnittoutflow section
2424
erste Dichteinrichtungfirst sealing device
2525
zweite Dichteinrichtungsecond sealing device
26, 26'26, 26'
Dichtelement, Sitzringsealing element, seat ring
28, 28'28, 28'
glattflächige Membransmooth membrane
3030
Dichtflächesealing surface
3232
Wirkfläche 1effective area 1
3434
Wirkfläche 2effective area 2
3636
elastisches Element, Druckfederelastic element, compression spring
3737
Tragringcarrying ring
3838
Montageelementmounting element
3939
Montageschraubenmounting screws
4040
hervorragenden Absatzexcellent paragraph
4242
Nutgroove
4444
statisches Dichtelementstatic sealing element
4646
Paket aus einer Mehrzahl von parallel angeordneten metallischen BlechenPack of a plurality of metal sheets arranged in parallel
ZZ
Detailbereichdetail pane
Afl1Afl1
Abschnitt einer von dem Absperrkörper abgewandten Seite der Membran, über den ein Fluid in dem Zuströmkanal eine Kraft ausübtSection of a side of the membrane facing away from the shut-off body, via which a fluid in the inflow channel exerts a force
Afl2Afl2
Abschnitt einer von dem Absperrkörper abgewandten Seite des Dichtelements, über den ein Fluid in dem Absperrraum eine Kraft ausübtSection of a side of the sealing element facing away from the shut-off body, via which a fluid in the shut-off chamber exerts a force
Ffl1ffl1
Fluiddruck auf den Abschnitt Afl1Fluid pressure on section Afl1
Ffl2ffl2
Fluiddruck auf den Abschnitt Afl2Fluid pressure on section Afl2
FdFd
Federkraftspring force
Fr1Fri1
Gesamtkraft im ersten BelastungsfallTotal force in the first load case
Fr2Fri2
Gesamtkraft im zweiten BelastungsfallTotal force in the second load case

Claims (15)

Absperrvorrichtung mit - einem Gehäuse (10), das einen Absperrraum (12) aufweist, - einem drehbar oder verschiebbar in dem Absperrraum gelagerten Absperrkörper (14), welcher eine Durchgangsöffnung (16) aufweist und über ein Stellglied (18) derart angeordnet ist, dass der Absperrkörper (14) in mindestens eine geöffnete Stellung und in mindestens eine geschlossene Stellung bringbar ist, - mindestens einem Zuströmabschnitt (20) und mindestens einem Abströmabschnitt (22) zur Integration der Absperrvorrichtung in eine Fluidleitung, - wobei der Zuströmabschnitt (20) und der Abströmabschnitt (22) in der geöffneten Stellung des Absperrkörpers (14) mittels der Durchgangsöffnung (16) durchströmbar verbunden sind und in der geschlossenen Stellung des Absperrkörpers (14) der Zuströmabschnitt (20) und der Abströmabschnitt (22) fluidal separiert sind oder ein Durchfluss vom Zuströmabschnitt (20) zum Abströmabschnitt (22) zumindest gedrosselt ist, und - mindestens einer zwischen dem Absperrkörper (14) und dem Gehäuse (10) angeordneten Dichteinrichtung (24), mittels welcher der Absperrraum (12) gegenüber dem Zuströmabschnitt (20) und/oder dem Abströmabschnitt (22) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Dichteinrichtung (24) mindestens ein ringförmiges Dichtelement (26) und eine ringförmige, glattflächige Membran (28) aufweist, - wobei das Dichtelement (26) und die Membran (28) den Zuströmabschnitt (20) und/oder den Abströmabschnitt (22) umschließend in dem Gehäuse (10) angeordnet sind, - wobei das Dichtelement (26) mit einer Dichtfläche (30) an dem Absperrkörper (14) anliegt und - wobei das Dichtelement (26), die Membran (28), der Absperrkörper (14) und das Gehäuse (10) dichtend zusammenwirkend angeordnet sind. locking device with - a housing (10) which has a shut-off space (12), - a shut-off body (14) mounted rotatably or displaceably in the shut-off space, which has a through opening (16) and is arranged via an actuator (18) in such a way that the shut-off body (14) can be brought into at least one open position and into at least one closed position is, - at least one inflow section (20) and at least one outflow section (22) for integrating the shut-off device into a fluid line, - wherein the inflow section (20) and the outflow section (22) are connected in the open position of the shut-off body (14) by means of the through-opening (16) and in the closed position of the shut-off body (14) the inflow section (20) and the outflow section ( 22) are fluidly separated or a flow from the inflow section (20) to the outflow section (22) is at least throttled, and - at least one sealing device (24) arranged between the shut-off body (14) and the housing (10), by means of which the shut-off chamber (12) is sealed off from the inflow section (20) and/or the outflow section (22), characterized in that - the sealing device (24) has at least one annular sealing element (26) and an annular, smooth-surfaced membrane (28), - wherein the sealing element (26) and the membrane (28) are arranged enclosing the inflow section (20) and/or the outflow section (22) in the housing (10), - wherein the sealing element (26) rests with a sealing surface (30) on the shut-off body (14) and - Wherein the sealing element (26), the membrane (28), the shut-off body (14) and the housing (10) are arranged in a sealingly cooperating manner. Absperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wirkfläche 1 (32) auf einer von dem Absperrkörper (14) abgewandten Seite des Dichtelements (26) und eine Wirkfläche 2 (34) auf einer dem Absperrkörper (14) zugewandten Seite des Dichtelements (26) in fluidaler Verbindung mit dem Absperrraum (12) ausgebildet und fluidal von dem Zuströmabschnitt (20) und/oder dem Abströmabschnitt (22) getrennt sind, wobei die Wirkfläche 1 (32) größer ist als die Wirkfläche 2 (34).Shut-off device according to claim 1, characterized in that an effective surface 1 (32) on a side of the sealing element (26) facing away from the shut-off body (14) and an effective surface 2 (34) on a side of the sealing element (26 ) are formed in fluidic connection with the shut-off space (12) and are fluidly separated from the inflow section (20) and/or the outflow section (22), wherein the effective area 1 (32) is larger than the effective area 2 (34). Absperrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Membran (28) auf der von dem Absperrkörper (14) abgewandten Seite des Dichtelements (16) radial innenseitig mit einem radial innenseitigen Bereich des ringförmigen Dichtelements (26) verbunden ist.Shut-off device according to Claim 2, characterized in that the annular membrane (28) on the side of the sealing element (16) facing away from the shut-off body (14) is connected radially on the inside to a radially inside region of the annular sealing element (26). Absperrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Membran (28) und das Dichtelement (26) stoffschlüssig und/oder durch Klemmen miteinander verbunden sind.Shut-off device according to one of the preceding claims, characterized in that the ring-shaped membrane (28) and the sealing element (26) are connected to one another with a material fit and/or by clamping. Absperrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Membran (28) radial außenseitig formschlüssig und/oder kraftschlüssig gegenüber dem Gehäuse (10) fixiert ist.Shut-off device according to one of the preceding claims, characterized in that the ring-shaped membrane (28) is fixed radially on the outside in a positive and/or non-positive manner in relation to the housing (10). Absperrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (24) mindestens ein elastisches Element (36) aufweist, welches derart angeordnet ist, dass es das Dichtelement (26) mit einer Kraft (Fd) gegen den Absperrkörper (14) drückt.Shut-off device according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing device (24) has at least one elastic element (36) which is arranged in such a way that it presses the sealing element (26) against the shut-off body (14) with a force (Fd). Absperrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (28) in ihrem bestimmungsgemäßen Einbauzustand mechanisch vorgespannt und so angeordnet ist, dass das Dichtelement (26) mittels der Membran (28) gegen den Absperrkörper (14) gedrückt wird.Shut-off device according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane (28) is mechanically prestressed in its intended installed state and is arranged in such a way that the sealing element (26) is pressed against the shut-off body (14) by means of the membrane (28). Absperrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (26) auf einer von dem Absperrkörper (14) abgewandten Seite zumindest teilweise derart in Richtung des Absperrkörpers (14) geneigt und/oder gekrümmt ist, dass ein Spaltmaß zwischen dem Dichtelement (26) und der Membran (28) in radialer Richtung zunimmt.Shut-off device according to one of the preceding claims in conjunction with claim 2, characterized in that the sealing element (26) on a side facing away from the shut-off body (14) is at least partially inclined and/or curved in the direction of the shut-off body (14) such that a Gap size between the sealing element (26) and the membrane (28) increases in the radial direction. Absperrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (24) radial außenseitig ein dicht gegenüber dem Gehäuse (10) angeordnetes Montageelement (38) aufweist, welches die Membran (28) radial außenseitig in dem Gehäuse (10) fixiert.Shut-off device according to one of the preceding claims in conjunction with claim 5, characterized in that the sealing device (24) has a radially outside mounting element (38) which is arranged tightly opposite the housing (10) and which mounts the membrane (28) radially outside in the housing ( 10) fixed. Absperrvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Montageelement (38) lösbar in dem Gehäuse (10) fixiert ist.Shut-off device according to the preceding claim, characterized in that the mounting element (38) is detachably fixed in the housing (10). Absperrvorrichtung nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Montageelement (38) auf einer von dem Absperrkörper (14) abgewandten Seite einen umlaufenden, hervorragenden Absatz (40) aufweist, welcher in einer in dem Gehäuse (10) komplementär ausgebildeten Nut (42) angeordnet ist, wobei zusätzlich ein umlaufendes statisches Dichtelement (44) in der Nut (42) angeordnet ist.Shut-off device according to one of the two preceding claims, characterized in that the mounting element (38) has, on a side facing away from the shut-off body (14), a circumferential, projecting shoulder (40) which fits in a groove ( 42) is arranged, with an additional circumferential static sealing element (44) being arranged in the groove (42). Absperrvorrichtung nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Membran (28) und das Montageelement (38) stoffschlüssig und/oder durch Klemmen miteinander verbunden sind.Shut-off device according to one of the three preceding claims, characterized in that the annular membrane (28) and the Mounting element (38) are cohesively and / or connected to each other by clamps. Absperrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die glattflächige Membran (28) aus einem Metall, einer Legierung oder einem Kunststoff gebildet ist.Shut-off device according to one of the preceding claims, characterized in that the smooth-surfaced membrane (28) is formed from a metal, an alloy or a plastic. Absperrvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (28) als ein Paket aus einer Mehrzahl von parallel angeordneten metallischen Blechen (46) gebildet ist.Shut-off device according to the preceding claim, characterized in that the membrane (28) is formed as a package of a plurality of metal sheets (46) arranged in parallel. Absperrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrvorrichtung für mindestens einen der folgenden Parameterbereiche ausgelegt ist: - Nennweite der Fluidleitung: 0,5" bis 56"; - Druck in der Fluidleitung: Vakuum bis 1500 bar; - Temperatur des Fluids in der Fluidleitung: -200°C bis +650°C. Shut-off device according to one of the preceding claims, characterized in that the shut-off device is designed for at least one of the following parameter ranges: - Fluid line size: 0.5" to 56"; - Pressure in the fluid line: vacuum up to 1500 bar; - Temperature of the fluid in the fluid line: -200°C to +650°C.
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